¿Qué es el Mecanizado por Arranque de Viruta?

El mecanizado por arranque de viruta, es un proceso dónde eliminamos el material sobrante de forma controlada y precisa. Para eliminar el material sobrante, usamos herramientas  de corte especializadas.

Para poder arrancar el material sobrante de la pieza, la herramienta de corte tiene que ser de mayor dureza que el material. El termino «mecanizado por arranque de virutas», engloba una serie de técnicas que se utilizan para dar forma a una gran cantidad de materiales. 

El mecanizado por arranque de viruta, es un pilar fundamental en el mundo de la manufactura y la ingeniería.

Los Fundamentos del Mecanizado por Arranque de Viruta

El mecanizado por arranque de viruta, se basa en el proncipio fundamental de eliminar material de una pieza de trabajo para darle la forma deseada. Este proceso se lleva a cabo, mediante herramientas de corte, que generan virutas o fragmentos del material.

Estas virutas son removidas de manera controlada para lograr la forma y dimensiones precisas requeridas. El proceso puede realizarse en tornos, fresadoras, centros de mecanizado y otras máquinas especializadas. 

Las herramientas de corte utilizadas en el proceso, incluyen fresas,brocas y cuchillas, cada una diseñada para trabajar con materiales especificos y lograr resultados óptimos.

¿Cuáles son los movimientos que se realizan en un mecanizado por arranque de viruta?

En el mecanizado por arranque de viruta, intervienen dos movimientos principales:

  1. El movimiento principal o de corte o de penetración , que es el que elimina el material de la pieza (ya sea cortando, agujereando, etc.).
  2. El movimiento de avance, que es el que dirige la trayectoria de la pieza mientras se lleva a cabo el movimiento principal.

 

mecanizado por arranque de viruta- torno Imagen de un Torno CNC 

Fases del Proceso de Mecanizado por Arranque de Viruta

El proceso de mecanizado por arranque de viruta, consta de varias etapas clave que garantizan la precisión y la calidad del producto final. Para garantizar el producto final, tenemos que seguir las siguientes fases.

  1. Seleccionar la pieza de trabajo y asegurarla en la máquina.
  2. Seleccionar la herramienta de corte adecuada y seleccionar los parámetros de corte, como la velocidad de rotación (RPM) y la velocidad de avance (m/min).
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A medida que la herramienta de corte entra en contacto con la pieza de trabajo, se generan virutas que son evacuadas de la zona de corte. 

La máquina controla con precisión la profundidad y el ángulo de corte de la herramienta, para cumplir con las especificaciones requeridas.

¿Qué procesos se realizan en un mecanizado por arranque de viruta?

  1. Desbaste: Es lo primero que realizamos cuando hacemos un mecanizado por arranque de viruta. Se elimina mucho material con poca precisión en un intervalo de tiempo relativamente corto. Esto dependerá de la velocidad de corte de la herramienta. Esta operación se puede dividir en varias partes, predesbaste que vendría a ser la operación antes del desbaste y desbaste. Cuándo realizamos un predesbaste, es debido a la gran cantidad de material que tenemos que quitar de la pieza. El desbaste se realiza como una operación previa con el fin de aproximarse lo más posible a las dimensiones finales de la pieza. Cuando estamos trabajando con tolerancias centesimales; ajustar bien esta operación es fundamental para garantizar la repetibilidad del proceso en el mecanizado por arranque de viruta.
  2. Acabado: En relación a lo qué es el mecanizado por arranque de viruta, es la última operación dónde afinamos la pieza, se trata de eliminar el material sobrante después del desbaste, es una operación de mucha precisión. Actividad final cuyo objetivo principal es otorgar a la pieza unas tolerancias dimensionales y superficiales de acuerdo a las especificaciones del plano. Se diferencia del desbaste por trabajar con cargas de trabajo menores que en el desbaste y unas velocidades de avance más lentas.

En la siguiente imagen vamos a agrupar las diferentes máquinas que realizan mecanizado por arranque de viruta, según su movimiento de corte ya sea circular o rectilíneo.

Esquema mecanizado por arranque de viruta
Esquema mecanizado por arranque de viruta

Como veis hay una gran multitud de maquinaria con procesos de mecanizado por arranque de viruta. Es muy importante entender cómo funcionan estas máquinas y sus procesos. En cualquier taller que vayáis os encontrareis con varias de estas máquinas.

Procesos de mecanizado según su movimiento de corte

  • Los procesos de mecanizado por arranque de viruta generados por un movimiento de corte rectilíneo permiten obtener diferentes formas realizando un corte recto. La forma que obtendremos dependerá de la geometría de la herramienta de corte que tengamos. Estos procesos los agrupamos en dos grandes grupos: si el movimiento lineal lo hace la pieza o si por el contrario lo hace la herramienta. Con la evolución de la máquina herramienta varias de estas máquinas herramienta han sido sustituidas por procesos más productivos y eficientes, gracias a la llegada del control numérico. Aunque también hoy en día algunos de estos procesos se pueden realizar durante los tiempos muertos de mecanizado cnc.

 

  • Los procesos de mecanizado por arranque de viruta generados por un movimiento de corte circular permiten una gran versatilidad de procesos, dentro del mecanizado. Estos procesos lo agrupamos en dos grandes grupos: si el movimiento circular lo hace la pieza o si por el contrario lo hace la herramienta. En estos procesos hablamos de máquinas herramientas que han ido evolucionando en los últimos años hasta conseguir ser maquinas altamente eficientes. Los sistemas convencionales de estas máquinas con sistema de polea y variador han sido sustituidos por sistemas de engranajes y por último por sistemas de autómatas programables con variadores electrónicos de velocidad. Estos últimos son los sistemas que usan las maquinas cnc, aunque ya hablaremos largo y tendido sobre estas máquinas tan productivas en comparación con estas.
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Uno de los procesos industriales más utilizados en la actualidad es el mecanizado. Una amplia variedad de empresas de todo tipo lo emplean y requieren de manera cotidiana en sus diferentes procesos. Ya se trate de una industria del automóvil, aeroespacial, ferroviaria o cualquier otra que necesite de una o varias piezas con una geometría y dimensiones determinadas.

Con la llegada de la industria 4.0 la máquina herramienta está evolucionando mucho con nuevos procesos de mecanizado mucho más eficientes y totalmente automáticos, aunque sigue siendo necesario conocer de primera mano los procesos convencionales.

Parámetros de corte en los procesos de mecanizado por arranque de viruta

Para que el corte en una operación de mecanizado sea efectivo, los parámetros de corte que deben ser controlados en cualquier trabajo de mecanizado son principalmente tres:

  Velocidad de corte (Vc) : Es la velocidad lineal relativa de la herramienta respecto de la pieza en la dirección y sentido del movimiento de corte. En los procesos de torneado o fresado esta velocidad se define como:

formula para hallar velocidad de corte

Vc    es la velocidad de corte, expresada en metros por minuto (m/min)

D   es el diámetro de la pieza, si se trata de una operación de torneado, o el diámetro de la herramienta, si se trata de fresado, expresado en mm.

n    es la velocidad de giro de la pieza, en torneado, o de la herramienta, en fresado, en revoluciones por minuto (r.p.m.)

Velocidad de corte en torneado y fresado

  Avance (a): es el desplazamiento recorrido por la herramienta en cada revolución o carrera. Conocidos la velocidad de giro y el avance, es posible calcular la velocidad de avance (Va):

Va = a · n

a    es el avance, expresado en milímetros (mm.)

n    es la velocidad de giro de la pieza, en torneado, o de la herramienta, en fresado, en revoluciones por minuto (r.p.m.)

 

  Profundidad de corte (p): Es la distancia que penetra la herramienta en la pieza.

Aplicaciones Industriales del Mecanizado por Arranque de Viruta

El mecanizado por arranque de viruta, encuentra aplicación en una amplia gama de industrias, debido a su versatilidad y capacidad para producir piezas precisas y de alta calidad.

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En la industria automotriz, por ejemplo, se utiliza para crear componentes clave como engranajes,ejes y pistones. En la industria aeroespacial, el mecanizado por arranque de viruta es esencial en la fabricación de piezas para motores de aeronaves y estructuras livianas pero resistentes.

Además, en la industria médica, se emplea para crear dispositivos médicos y prótesis personalizadas con tolerancias estrechas.

Ventajas del Mecanizado por Arranque de Viruta

EL mecanizado por arranque de viruta ofrece una serie de ventajas significativas en comparación con otros métodos de fabricación. 

En primer lugar, permite la producción de piezas altamente precisas y con acabados superficiales excepcionales. Esto es especialmente importante en industrias como la automotriz y la aeroespacial; donde la calidad y la fiabilidad son esenciales. Además, el proceso es adecuado para una gran variedad de materiales, desde metales comunes hasta materiales compuestos avanzados, lo que lo hace extremadamente versátil.

Desafios y Consideraciones en el Mecanizado por Arranque de Viruta

A pesar de sus numerosas ventajas, el mecanizado por arranque de viruta presenta grandes desafios. La eliminación de material en forma de virutas, puede generar calor y fricción, lo que podría causar deformaciones en la pieza de trabajo, si no se controla adecuadamente. 

Además, la complejidad de las máquinas y las herramientas de corte, requier de operadores altamente cualificados y equipos de mantenimiento especializados.

Futuro del Mecanizado por Arranque de Viruta

La tecnología continúa avanzando con nuevas herramientas de corte, más rápidas y más precisas. El mecanizado por arranque de viruta sigue evolucionando, para abordar los desafios y requisitos cada vez más complejos por parte de la industria.

La integración del control numérico computarizado (CNC), ha revolucionado el proceso, permitiendo una mayor automatización y precisión.

Además de la investigación de nuevos materiales y recubrimientos de herramientas, esta mejorando la eficiencia y la durabilidad de las herramientas de corte, lo que a su vez hace mejorar la calidad de las piezas mecanizadas.

La inteligencia artificial, en unos años será un factor clave en el mecanizado por arranque de viruta. 

Resumen

El mecanizado por arranque de viruta, es una parte esencial en la fabricación moderna, que permite la creación de piezas precisas y de alta calidad en una variedad de industrias. A través de herramientas de corte especializadas y máquinas avanzadas, este método ha demostrado ser fundamental en la producción de componentes automotrices, aeroespaciales y médicos, entre otros. A medida que la tecnología continua avanzando, es probable que veamos más mejoras en la automatización y la precisión de este proceso, lo que impulsará aún más la innovación en la fabricación industrial.

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