Mecanizado Industrial: Conceptos Clave, Procesos, Herramientas y Maquinabilidad

Mecanizado: Conceptos Fundamentales

El mecanizado es un proceso de fabricación por arranque de material. Los conceptos clave que lo definen son:

• Profundidad de corte: La distancia que la herramienta penetra en la pieza.
• Avance: El movimiento relativo entre la herramienta y la pieza en cada pasada.
• Velocidad de corte: La velocidad a la que la herramienta corta el material.
• Volumen de material arrancado por unidad de tiempo: La cantidad de material que se elimina en un periodo determinado.

Fases del Mecanizado

• Desbaste

  Consiste en las primeras pasadas para arrancar una gran cantidad de material en poco tiempo, buscando la máxima productividad.

• Acabado

  Es la última pasada, cuyo objetivo es lograr las dimensiones y la calidad superficial requeridas por la pieza.

Principales Procesos de Mecanizado

• Torneado

  La pieza gira sobre su eje mientras la herramienta se desplaza linealmente para dar forma.

• Taladrado

  Una broca giratoria crea agujeros cilíndricos en la pieza.

• Fresado

  La herramienta de corte gira a alta velocidad mientras la pieza se desplaza, permitiendo crear formas complejas.

• Rectificado

  Utiliza una herramienta formada por partículas cerámicas unidas a una matriz plástica o vítrea. Se caracteriza por arrancar virutas muy pequeñas, logrando alta precisión y acabados superficiales finos.

• Electroerosión (EDM)

  El arranque de material se produce haciendo saltar miles de chispas por segundo, generadas por un alto voltaje entre la herramienta y la pieza, inmersas en un fluido dieléctrico que enfría rápidamente el material vaporizado.

Fluidos de Corte: Gestión Térmica y Lubricación

Las altas velocidades y las grandes deformaciones plásticas durante el mecanizado provocan un considerable aumento de calor. Aunque la viruta se lleva la mayor parte de este calor, el remanente afecta negativamente tanto a la pieza como a la herramienta. Esto es especialmente crítico para materiales como plásticos y cerámicos, que poseen baja conductividad térmica, y para los plásticos, que además tienden a ablandarse con el calor.

El uso de fluidos de corte es fundamental porque:

• Disminuyen la fricción en el contacto entre herramienta y pieza.
• Evitan calentamientos elevados.
• Aumentan la vida útil de la herramienta.
• Mejoran el acabado superficial de la pieza.

Herramientas de Corte: Materiales y Propiedades Clave

A mayor velocidad de corte, se genera más calor, pero también se incrementa la productividad. Por ello, las propiedades deseables en las herramientas de corte incluyen:

• Dureza a altas temperaturas: Para mantener la capacidad de corte bajo condiciones extremas.
• Resistencia al desgaste: Para prolongar la vida útil de la herramienta.
• Tenacidad: Para prevenir fracturas por sobrecarga o impactos.

Tipos de Materiales para Herramientas de Corte

• Aceros Rápidos (HSS)

  Limitan la pérdida de dureza que experimentan los aceros a altas temperaturas y contienen una proporción importante de elementos carburígenos.

• Carburos Cementados

  Utilizan carburos metálicos (como el carburo de tungsteno) aglomerados con cobalto, ofreciendo una excelente combinación de dureza y tenacidad.

• Cerámicas

  Son materiales muy duros, rígidos y resistentes al calor, pero suelen ser frágiles y poco conductores térmicos.

• Diamante

  Es el material más duro conocido y posee la mayor conductividad térmica, ideal para mecanizar materiales no ferrosos y abrasivos.

• Nitruro Cúbico de Boro (CBN)

  Producto sintético con propiedades similares al diamante, especialmente adecuado para el mecanizado de aceros endurecidos y fundiciones.

Maquinabilidad: Optimización del Proceso

La maquinabilidad se refiere a la facilidad con la que un material puede ser mecanizado. Se puede medir de diversas formas, como el número de piezas mecanizadas por unidad de tiempo, la calidad superficial obtenida, etc.

Factores que Influyen en la Maquinabilidad

La maquinabilidad depende de varios factores:

• Vida útil de la herramienta.
• Fuerza y potencia requeridas.
• Velocidad de arranque de viruta.
• Forma de la viruta y acabado superficial.

Según estos factores, la dureza del material está directamente relacionada con la maquinabilidad. Se define el Índice de Maquinabilidad (IM) respecto a un acero base para cuantificar esta propiedad.

También influye la microestructura del material. Así, a algunos aceros se les añade azufre (S), manganeso (Mn) o plomo (Pb) para facilitar la rotura de la viruta y mejorar el corte, lo que a su vez incrementa la velocidad de corte y la eficiencia del proceso.