Fundamentos del Mecanizado: Procesos, Parámetros de Corte y Optimización de Herramientas

Clasificación de Procesos de Mecanizado

Este documento detalla los principales métodos de mecanizado, sus parámetros fundamentales y los factores que influyen en su eficiencia.

Mecanizado por Arranque de Viruta

Este tipo de mecanizado implica la remoción de material en forma de virutas, utilizando herramientas de corte que desprenden el exceso de material de la pieza.

Por Traslación

• De la pieza: Se refiere a procesos donde la pieza se mueve linealmente, mientras la herramienta permanece fija o realiza un movimiento secundario. Un ejemplo clásico es la cepilladora.
• De la herramienta: En este caso, la herramienta realiza el movimiento principal de traslación para remover material. Ejemplos incluyen la limadora, la mortajadora y la brochadora.

Por Rotación

• De la pieza: La pieza gira sobre su propio eje, y la herramienta, generalmente fija, realiza el corte. El ejemplo más representativo es el torno.
• De la herramienta: La herramienta gira para remover material de una pieza estacionaria o con movimiento de avance. Ejemplos comunes son la agujereadora (o taladradora) y la fresadora.

Mecanizado por Arranque de Partículas

Este proceso implica la remoción de material en forma de pequeñas partículas, a menudo mediante métodos abrasivos o no convencionales.

Por Abrasión

• Mecánica: Utiliza partículas abrasivas para desgastar el material de la pieza. Incluye procesos como el esmerilado y el rectificado.
• Por Electroerosión: Es un proceso de mecanizado no convencional que utiliza descargas eléctricas controladas para remover material de piezas conductoras. Se conoce como electroerosionado.

Ángulos de Corte en Herramientas

Los ángulos de corte son parámetros geométricos críticos de las herramientas que influyen directamente en el proceso de formación de viruta, la calidad superficial y la vida útil de la herramienta. Se definen los siguientes:

• δ (Ángulo de Ataque): Es el ángulo que forma la herramienta con la normal a la superficie de la pieza. Puede ser positivo o negativo, influyendo en la facilidad de corte y la dirección de la viruta.
• α (Ángulo de Incidencia): Es el ángulo que forma la herramienta con la superficie de la pieza. Su función principal es disminuir el rozamiento entre la herramienta y el material mecanizado, evitando el contacto excesivo. Generalmente, varía entre 4° y 10°, dependiendo de la herramienta y el material que se esté trabajando.
• β (Ángulo de Filo): Es el ángulo formado por las caras de la herramienta que constituyen el filo de corte. Depende de los otros dos ángulos. No debe ser muy pequeño, ya que debilita la herramienta y puede provocar su rotura. Generalmente, oscila entre 60° y 80°.
• γ (Ángulo de Corte): Corresponde a la suma de los ángulos α y β. Este ángulo es crucial para determinar la resistencia del filo de la herramienta.

Velocidad de Corte (Vc)

La velocidad de corte es un parámetro crucial en el mecanizado, que influye directamente en la productividad, la calidad del acabado superficial y la vida útil de la herramienta. Se expresa en metros por minuto (m/min).

• Para movimiento lineal: V = L / T = metros/minuto (donde L es la longitud recorrida y T es el tiempo).
• Para movimiento de rotación: V = (π × diámetro × N) / 1000 = metros/minuto (donde π es pi, el diámetro de la pieza o herramienta está en milímetros y N es la velocidad de rotación en revoluciones por minuto, RPM).

Factores que Influyen en la Velocidad de Corte

La elección de la velocidad de corte óptima es un equilibrio entre la productividad y la duración de la herramienta, y depende de varios factores interrelacionados:

• Material de la pieza: Los materiales blandos se mecanizan a mayor Vc que los materiales duros. Los primeros, en general, dificultan la refrigeración de la herramienta debido a su menor conductividad térmica.
• Material de la herramienta: La herramienta de corte debe cumplir su función sin romperse, soportar altas temperaturas generadas por la fricción, no perder su dureza (dureza en caliente) y desgastarse lo menos posible. Existen distintos materiales, como el acero al carbono, aceros rápidos (HSS), aceros superrápidos, cerámicos, carburos cementados, etc. Estos materiales avanzados ofrecen mayor vida útil, permiten mayores Vc y, consecuentemente, tienen un mayor costo inicial.
• Sección de viruta: La geometría de la viruta (espesor y ancho) afecta la distribución de la carga y el calor. En general, se acepta que las secciones grandes de viruta suelen obtenerse con bajas Vc para evitar sobrecargas, mientras que las secciones pequeñas permiten mayores Vc debido a una menor generación de calor por unidad de volumen de material removido.
• Refrigeración y lubricación de la herramienta: Sobre el filo de la herramienta se proyecta un líquido (generalmente una mezcla de agua y aceite, conocido como taladrina o fluido de corte) que cumple la finalidad de refrigerar la zona de corte y disminuir el calentamiento por rozamiento. Una refrigeración y lubricación adecuadas permiten aumentar la Vc y prolongar la vida útil de la herramienta.
• Duración de la herramienta: Se puede considerar como el tiempo que transcurre entre dos cambios de filo o dos afilados consecutivos de la herramienta. En general, los ensayos realizados demuestran que existe una velocidad óptima de trabajo para cada combinación de material y herramienta. Dentro de ese valor, a mayor velocidad de corte, se obtiene una menor vida útil de la herramienta debido al aumento de la temperatura y el desgaste.