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El proceso de mecanizado por arranque de viruta consiste en la fabricación de piezas por eliminación de material mediante herramientas de corte.

El mecanizado por arranque de viruta, es un proceso de mecanizado que consiste en separar material de una pieza fabricada previamente, mediante herramientas con filos perfectamente definidos.

El nombre de esta técnica se debe a que el material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta.

Dichas virutas, se diferencian entre sí, dependiendo de la herramienta con que se esté mecanizando.

Los tipos más habituales son:

  • Serrado
  • Limado
  • Taladrado
  • Roscado
  • Torneado
  • Fresado
  • Brochado
  • Mortajado

En este artículo nos centraremos en el fresado y torneado, ya que son dos de los procesos más comunes de mecanizado por arranque de viruta.

Mecanizado por Torneado

El torneado es un proceso mediante el cual se crean superficies de revoluciónpor medio del arranque de viruta. Las superficies de revolución son aquellas en las que, si realizamos un corte por un plano perpendicular a su eje, su resultado es circular.

Industry lathe machine work

Respecto a la máquina que se utiliza para el torneado, se denomina torno. En esta máquina, la pieza tiene un movimiento circular o rotatorio, mientras que la herramienta, tiene un movimiento lineal.

El tipo de piezas que podemos realizar combinando estos tres movimientos principales es muy variado en función del diámetro, la longitud, la complejidad de las formas a mecanizar, etc.

La pieza a mecanizar va amarrada mediante un sistema de fijación (plato de garras, pinza, plato liso,…) y tiene movimiento rotatorio. La herramienta de corte, por su parte, va fijada a un soporte o torreta, y se desplaza en las dos direcciones indicadas para proceder al arranque de material.

Además, el movimiento de los ejes del torno puede ser totalmente manual o semiautomático, o bien, puede estar gobernado por un CNC (control numérico).

Siguiendo estos principios, existen diferentes tipos de tornos que a su vez, pueden ir provistos de diferentes accesorios.

Los tipos de tornos más frecuentes son:

  • Torno paralelo o torno horizontal.
  • Torno frontal (o torno al aire): se emplea para la fabricación de piezas cortas y de gran diámetro.
  • Torno vertical: su eje principal es vertical respecto al suelo. Se usa para la fabricación de piezas pesadas.
  • Tornos empleados en la industria del decoletaje como los multihusillos, para la realización de varias piezas a la vez.

En la actualidad, existe un sinfín de modelos de tornos, tales como verticales, revolver, cabezal móvil, etc. Si a ello le sumamos la variedad de tamaños, la combinación es virtualmente infinita. Sin embargo, todos mantienen en común su esencia: la pieza gira mientras que la herramienta es estática.

Fases del Proceso de Torneado

El trabajo mecánico de torneado conlleva una serie de etapas que se dividen en:

  • Tiempo de Carga/Descarga 

Es el tiempo que se emplea en la fijación de la piezaa trabajar en el torno. La duración de este período dependerá del tamaño y peso de la misma, así como de otras características de la pieza.

  • Tiempo de Corte 

Es el tiempo destinado que las herramientas de corte emplean para realizar todos los cortesnecesarios para obtener la pieza deseada.

  • Tiempo de Sustitución de Herramienta 

Se trata del tiempo empleado en sustituir una herramienta que ha excedido su vida útil.

Ventajas y Desventajas del Torneado

Como en cualquier otro proceso, el de torneado, también cuenta con una serie de ventajas y desventajas.

Ventajas:

  • Buen acabado superficial.
  • Requiere de una menor energía que otros tipos de procesos.
  • El control de la viruta es más sencillo.

Desventajas:

  • Son imprecisiones en la superficie, como puede ser la rugosidad.
  • Queda limitado a geometrías de revolución.
  • Produce un considerable desgaste de la herramienta.

Mecanizado por Fresado

El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro, que ejecuta movimientos en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza.

La máquina que se utiliza se llama fresadora, que habitualmente cuenta con múltiples opciones y variantes.

Al disponer de un movimiento más, las piezas que se realizan en fresadora son mucho más variadas y pueden ser de mayor complejidad respecto a las del torno.

Una fresadora, es por tanto, una máquina dotada de una herramienta de corte fijada al cabezal y provista de movimiento lineal en tres direcciones (X – Y – Z). La pieza va fijada a la mesa por el procedimiento de fijación que se elija, y el desplazamiento en estas 3 direcciones es lo que se denomina los ejes de la máquina (de ahí fresadora de 3 ejes).

Cuando una fresadora de control numérico dispone de cambio automático de herramientas, se llama centro de mecanizado.

Las fresadoras se pueden clasificar de diferentes formas:

  • Según la configuración de sus diferentes partes móviles.
  • Según su número de ejes.
  • Según la orientación del cabezal principal (donde va fijada la herramienta de corte).
  • Etc.

Por otro lado, dependiendo de la configuración de sus partes móviles, podemos hablar de:

  • Fresadoras de mesa fija y columna móvil.
  • Fresadoras de bancada fija y mesa móvil.
  • Fresadora puente o pórtico, etc.

En cuanto al número de ejes, opcionalmente puede tener 4, 5 o, en casos muy especiales, más ejes. Normalmente los ejes adicionales son ejes rotativos. Debemos saber que dependiendo de la orientación del cabezal principal, tendremos una fresadora vertical, u horizontal.

Tipos de Fresado

Tanto en las fresadoras universales (utilizando los accesorios adecuados), como en las fresadoras de control numérico, se pueden realizar la siguiente relación de fresados:

  • Aplanamiento

La aplicación más frecuente de fresado es el aplanamiento que tiene por objetivo conseguir superficies planas. Para el aplanamiento se utilizan generalmente fresas de aplanar de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una gama muy variada de diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que monta cada fresa.

Los fabricantes de plaquitas, recomiendan como primera opción el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como alternativa.

  • Fresado en Escuadra

El fresado en escuadra es una variante del planeado que consiste en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para ello se utilizan plaquitas cuadradas situadas en el portaherramientas de forma adecuada.

  • Cubicaje

La operación de cubicaje es muy común en fresadoras verticales u horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal u otro material como mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones posteriores.

Este fresado, también se realiza con fresas de planear de plaquitas intercambiables.

  • Corte

Una de las operaciones iniciales de mecanizado que hay que realizar consiste muchas veces en cortar las piezas a la longitud determinada partiendo de barras y perfiles comerciales de una longitud mayor. Para el corte industrial de piezas se utilizan indistintamente sierras de cinta o fresadoras equipadas con fresas cilíndricas de corte.

Lo significativo de las fresas de corte, es que pueden ser de acero rápido, o de metal duro. Se caracterizan por ser muy delgadas (del orden de 3 mm, aunque puede variar), tener un diámetro grande y un dentado muy fino.

  • Ranurado Recto

Para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y a menudo, para aumentar la producción, se montan varias fresas en el eje portafresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado.

Al montaje de varias fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas cilíndricas, se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales.

En la mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido, ya que las de metal duro son muy caras, y, por lo tanto, solo se emplean en producciones muy grandes.

  • Ranurado de Forma

Se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser en forma de T, de cola de milano, etc.

  • Ranurado de Chaveteros

Se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot como bailarinas, que pueden cortar tanto en dirección perpendicular a su eje, como paralela a éste.

  • Copiado

Para el fresado en copiado se utilizan fresas con el perfil de plaquita redondo a fin de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras cambiantes. Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media bola, y las de canto redondo o tóricas.

  • Fresado de Cavidades

En este tipo de operaciones se aconseja realizar un taladro previo y a partir del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado de la cavidad teniendo en cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15% superior al radio de la fresa.

  • Torno-Fresado 

Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de control numérico. Sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión, como para el torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la herramienta de fresar, siendo posible conseguir una superficie cilíndrica.

Esta superficie puede ser concéntrica respecto a la línea central de rotación de la pieza, o puede ser excéntrica si se desplaza el fresado hacia arriba o hacia abajo. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud requerida.

  • Fresado de Roscas

El fresado de roscas requiere una fresadora capaz de realizar interpolación helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza respecto al eje de la hélice de la rosca, y la traslación de la pieza en la dirección de dicho eje.

  • Fresado Frontal

Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control numérico, se utilizan cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales que permiten trabajar a velocidades muy altas.

  • Fresado de Engranajes

El fresado de engranajes apenas se realiza ya en fresadoras universales mediante el plato divisor, sino que se hacen en máquinas especiales llamadas talladoras de engranajes y con el uso de fresas especiales del módulo de diente adecuado.

  • Taladrado, Escariado y Mandrinado

Estas operaciones se realizan habitualmente en las fresadoras de control numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando las herramientas adecuadas para cada caso.

  • Mortajado

Consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual, se utilizan brochadoras, o bien, un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical alternativo.

  • Fresado en Rampa

Es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se realiza bien con fresadoras copiadoras, o bien, con fresas de control numérico.

Últimamente, con el uso creciente de las fresadoras de control numérico, están aumentando las operaciones de fresado que se pueden realizar con este tipo de máquinas. Es por ello que el fresado, se ha convertido en un método polivalente de mecanizado.

El desarrollo de las herramientas, ha contribuido también a crear nuevas posibilidades de fresado. Además, ha servido para incrementar de forma considerable la productividad, la calidad y exactitud de las operaciones realizadas.

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