2.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Torneado
El
torneado genera sólidos de revolución con una herramienta de una sola punta que
se mueve en dirección axial (Eje z) y radial (Eje x), tal como se muestra en la
Figura 1. Tornear indica que la parte
está girando mientras se efectúa el corte. El material inicial suele ser una
pieza fabricada por otros procesos, como forjado, fundición, extrusión o
estirado.
Figura 1: Configuración Básica del Torneado
Figura 2.
Diversas
operaciones de corte que se pueden hacer en un torno. (Tomado de Kalpakjian,
2009)
Dentro de las diversas formas que se pueden obtener con el torneado se
encuentran:
• Cilindrado: Proceso mediante el cual se obtienen piezas
rectas, cónicas, curvas o con ranuras como: ejes, espigas y pernos.
•
Refrentado: Se emplea para
producir una superficie plana en el extremo de una parte, en partes que se
fijan a otros componentes, o hacer ranuras en caras y formar asientos para
sellos de anillo en “O”
•
Uso de herramienta
formadora: Se emplea para producir formas diversas con fines funcionales o de
apariencia.
•
Mandrinado o
perforado: Se emplea para aumentar un orificio o cavidad cilíndrica hecha con un
proceso anterior, o para producir surcos internos circulares.
•
Taladrado: Se emplea para
producir un orificio, que puede ser seguido de un mandrinado, para mejorar su
exactitud y acabado superficial.
•
Tronzado: Para cortar una
pieza en el extremo de una parte.
•
Roscado: Para producir
roscas externas o internas.
•
Moleteado: Para producir
rugosidad en contornos regulares, cobre superficies cilíndricas, como perillas.
Dentro de las formas básicas, el cilindrado es
una de las que puede caracterizarse con cierta facilidad mediante una serie de
ecuaciones que permiten determinar los parámetros relacionados con el corte
para producir estas formas cilíndricas. El primer parámetro de corte que se
define es la de la velocidad superficial de la punta de la herramienta:
V_C=πDN
Donde D
se encuentra en metros y N en rpm.
Esta velocidad representa la longitud de arco que recorre la punta de la
herramienta por unidad de tiempo.
 |
| Figura3 |
Figura 3. Esquema de
una operación de cilindrado, mostrando la profundidad de corte d y el avance f. La velocidad superficial de la pieza en la punta de la
herramienta. (Tomado de Kalpakjian, 2009)
El segundo parámetro a definir es la velocidad
de avance, que representa la distancia axial que recorre la herramienta en un
tiempo determinado y se calcula a partir del avance f, el cual se define como la distancia axial que recorre la
herramienta por cada revolución. Éste es un valor clave que determina la
calidad de la superficie que maquine y para cerciorarse que la formación de las
virutas está dentro del campo de la geometría de la herramienta. Este valor
influye no sólo en el grueso de la viruta sino también en la calidad de la
rotura de la viruta.
V_f=fN
La profundidad de corte d es la profundidad o distancia radial a la que se produce el
corte. También puede definirse como la diferencia entre una superficie de
trabajo y la superficie maquinada, y es la mitad de la diferencia entre el
diámetro original y el maquinado. La profundidad de corte se mide siempre a
ángulos rectos respecto a la dirección de avance de la herramienta, no al filo.
La manera en que el filo se aproxima a la pieza de trabajo se expresa como el
ángulo de entrada (k). Éste es el ángulo entre el filo y la dirección de
avance.
Figura 4. Efecto del
Avance sobre la Calidad Superficial del Torneado.
Figura 5. Geometría Básica de una
Herramienta de Corte para Torneado
Otros parámetros de corte
Además de los parámetros descritos anteriormente, existen otros parámetros que permiten caracterizar la operación de torneado. Dentro de estos se encuentran el espesor de la viruta, la fuerza de corte y la potencia de corte. A continuación se presentan algunas de las ecuaciones que se emplean para calcular estos parámetros:
Espesor de viruta
h=f∙sin(k)
Donde k es el ángulo de ataque y f es el avance.
Fuerza específica de corte
K_C=(1-0.01γ_0)/h^mc K_c1
Donde Kc1 es la fuerza específica de corte que produce un espesor de viruta de 1 mm, h es el espesor de viruta y g0 es el ángulo de incidencia. Kc
está dado en N/mm2.
Potencia de corte
A partir de la fuerza específica de corte puede calcularse la potencia de corte, en kW, mediante la expresión:
P_C=(V_C fdK_C)/60.000η=(RRM∙K_C)/60.000η
Donde RRM es la rapidez de remoción de material y está definida como:
RRM=V_C fd
Los valores de eficiencia se encuentran por lo general cercanos al 80%.
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