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:
- El movimiento principal o de corte o de penetración , que es el que elimina el material de la pieza (ya sea cortando, agujereando, etc.).
- El movimiento de avance, que es el que dirige la trayectoria de la pieza mientras se lleva a cabo el movimiento principal.
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.
- Seleccionar la pieza de trabajo y asegurarla en la máquina.
- 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).
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?
Desbaste
El desbaste, es lo primero que realizamos cuando hacemos un mecanizado por arranque de viruta. En esta fase del proceso, se elimina mucho material con escasa precisión, para dejar paso a la operación de semidesbaste o acabado. Durante esta fase del proceso de mecanizado por arranque de viruta, intentaremos en la medida de lo posible, eliminar la mayor cantidad de viruta en el menor tiempo posible, con las herramientas que tengamos disponibles.
Tenemos que atender a la geometría de la pieza y al material que tengas que mecanizar, para poder usar una estrategia de mecanizado efectiva. En ocasiones si el material sobrante es de mucha envergadura, podemos realizar un predesbaste. EL predesbaste es una operación anterior al desbaste, que realizamos en contadas operaciones o en piezas que son de gran tamaño.
Semidesbaste
El semidesbaste es una operacion intermedia, que se encuentra entre el desbaste y el acabado. Esta fase del proceso se realiza, si nos encontramos ante un material que se puede deformar, debido a la temperatura alcanzada durante el mecanizado.
Acabado
La operación de acabado en el mecanizado por arranque de viruta, es la fase final del proceso de mecanizado. Tras haber pasado por las fases anteriores de desbaste o semidesbaste si fuera necesario, en la operación de acabado es dónde buscamos unas tolerancias finales. Ya sean de rugosidad superficial, geométricas o dimensionales. En esta fase del proceso, la retirada de material de la pieza, es muy pequeña en comparación con las fases de desbaste y predesbaste.
Ahora vamos a ver los diferentes tipos de mecanizados por arranque de viruta, que podremos realizar, atendiendo a los movimientos de corte, tanto de la herramienta, como de la pieza. 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.
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.
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:
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.)
• 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.
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 los procesos de 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.