El torneado utiliza un torno para eliminar material del exterior de una pieza de trabajo giratoria, mientras que el mandrinado elimina material del interior de una pieza de trabajo giratoria.#base
El torneado es el proceso de eliminar material del diámetro exterior de una pieza de trabajo giratoria mediante un torno.Los cortadores de una sola punta cortan el metal de la pieza de trabajo en (idealmente) virutas cortas y afiladas que son fáciles de quitar.
Un torno CNC con control de velocidad de corte constante permite al operador seleccionar la velocidad de corte y luego la máquina ajusta automáticamente las RPM a medida que la herramienta de corte pasa diferentes diámetros a lo largo del contorno exterior de la pieza de trabajo.Los tornos modernos también están disponibles en configuraciones de torreta simple y torreta doble: las torretas simples tienen un eje horizontal y vertical, y las torretas dobles tienen un par de ejes horizontales y verticales por torreta.
Las primeras herramientas de torneado eran piezas rectangulares sólidas hechas de acero de alta velocidad con esquinas inclinadas y libres en un extremo.Cuando una herramienta se desafila, el cerrajero la afila en una amoladora para usarla repetidamente.Las herramientas HSS siguen siendo comunes en los tornos más antiguos, pero las herramientas de carburo se han vuelto más populares, especialmente en forma soldada de un solo punto.El carburo tiene mejor resistencia al desgaste y dureza, lo que aumenta la productividad y la vida útil de la herramienta, pero es más caro y requiere experiencia para reafilarlo.
El torneado es una combinación de movimiento lineal (herramienta) y giratorio (pieza de trabajo).Por lo tanto, la velocidad de corte se define como una distancia de rotación (escrita como sfm – pie de superficie por minuto – o smm – metro cuadrado por minuto – el movimiento de un punto en la superficie de la pieza en un minuto).La velocidad de avance (expresada en pulgadas o milímetros por revolución) es la distancia lineal que recorre la herramienta a lo largo o a través de la superficie de la pieza de trabajo.El avance también se expresa a veces como la distancia lineal (pulg/min o mm/min) que recorre una herramienta en un minuto.
Los requisitos de velocidad de alimentación varían según el propósito de la operación.Por ejemplo, en desbaste, los avances altos suelen ser mejores para maximizar las tasas de eliminación de metal, pero se requiere una gran rigidez de las piezas y potencia de la máquina.Al mismo tiempo, el torneado de acabado puede reducir la velocidad de avance para lograr la rugosidad de la superficie especificada en el dibujo de la pieza.
La eficacia de una herramienta de corte depende en gran medida del ángulo de la herramienta con respecto a la pieza de trabajo.Los términos definidos en esta sección se aplican a insertos de corte y holgura y también se aplican a herramientas soldadas de punta única.
El ángulo de inclinación superior (también conocido como ángulo de inclinación posterior) es el ángulo formado entre el ángulo de la plaquita y una línea perpendicular a la pieza de trabajo cuando se ve desde el costado, el frente y la parte posterior de la herramienta.El ángulo de inclinación superior es positivo cuando el ángulo de inclinación superior desciende desde el punto de corte hasta el vástago;neutral cuando la línea en la parte superior del inserto es paralela a la parte superior del vástago;y neutral cuando está inclinado hacia arriba desde el punto de corte.es más alto que el portaherramientas, el ángulo de ataque superior es negativo..Las hojas y los mangos también se dividen en ángulos positivos y negativos.Los insertos inclinados positivamente tienen lados achaflanados y se ajustan a soportes con ángulos de inclinación positivos y laterales.Las inserciones negativas son cuadradas en relación con la parte superior de la hoja y se ajustan a mangos con ángulos de inclinación superiores y laterales negativos.El ángulo de desprendimiento superior es único porque depende de la geometría de la plaquita: los rompevirutas moldeados o rectificados positivamente pueden cambiar el ángulo de desprendimiento superior efectivo de negativo a positivo.Los ángulos de desprendimiento superiores también tienden a ser mayores para materiales de piezas de trabajo más suaves y dúctiles que requieren grandes ángulos de corte positivos, mientras que los materiales más duros y rígidos se cortan mejor con geometría neutra o negativa.
El ángulo de inclinación lateral formado entre la cara extrema de la hoja y una línea perpendicular a la pieza de trabajo, vista desde la cara extrema.Estos ángulos son positivos cuando están en ángulo alejado del filo, neutrales cuando son perpendiculares al filo y negativos cuando están en ángulo hacia arriba.El posible espesor de la herramienta depende del ángulo de ataque lateral; ángulos más pequeños permiten el uso de herramientas más gruesas que aumentan la resistencia pero requieren mayores fuerzas de corte.Los ángulos más grandes producen virutas más delgadas y menores requisitos de fuerza de corte, pero más allá del ángulo máximo recomendado, el filo se debilita y se reduce la transferencia de calor.
El bisel de corte final se forma entre el filo de la hoja en el extremo de la herramienta y una línea perpendicular a la parte posterior del mango.Este ángulo define el espacio entre la herramienta de corte y la superficie acabada de la pieza de trabajo.
El relieve del extremo está ubicado debajo del borde cortante del extremo y se forma entre la cara del extremo del inserto y una línea perpendicular a la base del vástago.El saliente de la punta le permite hacer que el ángulo de alivio (formado por el extremo del vástago y la línea perpendicular a la raíz del vástago) sea mayor que el ángulo de alivio.
El ángulo libre lateral describe el ángulo bajo el filo lateral.Está formado por los lados de la hoja y una línea perpendicular a la base del mango.Al igual que con el saliente final, el saliente permite que el relieve lateral (formado por el lado del mango y la línea perpendicular a la base del mango) sea mayor que el relieve.
El ángulo de avance (también conocido como ángulo de corte lateral o ángulo de avance) se forma entre el borde de corte lateral del inserto y el lado del soporte.Este ángulo guía la herramienta hacia la pieza de trabajo y, a medida que aumenta, se produce una viruta más ancha y delgada.La geometría y el estado del material de la pieza de trabajo son factores importantes a la hora de seleccionar el ángulo de avance de la herramienta de corte.Por ejemplo, las herramientas con un ángulo de hélice acentuado pueden proporcionar un rendimiento significativo al cortar superficies sinterizadas, discontinuas o endurecidas sin impactar gravemente el filo de la herramienta de corte.Los operadores deben equilibrar este beneficio con una mayor deflexión y vibración de las piezas, ya que los grandes ángulos de elevación crean grandes fuerzas radiales.Las herramientas de torneado de paso cero proporcionan un ancho de viruta igual a la profundidad de corte en operaciones de torneado, mientras que las herramientas de corte con un ángulo de compromiso permiten que la profundidad de corte efectiva y el ancho de viruta correspondiente excedan la profundidad de corte real en la pieza de trabajo.La mayoría de las operaciones de giro se pueden realizar eficazmente con un rango de ángulo de aproximación de 10 a 30 grados (el sistema métrico invierte el ángulo de 90 grados al opuesto, lo que hace que el ángulo de aproximación ideal sea de 80 a 60 grados).
Tanto la punta como los laterales deben tener suficiente relieve y relieve para permitir que la herramienta entre en el corte.Si no hay espacio, no se formarán virutas, pero si no hay suficiente espacio, la herramienta frotará y generará calor.Las herramientas de torneado de un solo punto también requieren alivio frontal y lateral para entrar en el corte.
Al girar, la pieza de trabajo está sometida a fuerzas de corte tangenciales, radiales y axiales.La mayor influencia sobre el consumo de energía la ejercen las fuerzas tangenciales;las fuerzas axiales (avances) presionan la pieza en la dirección longitudinal;y las fuerzas radiales (profundidad de corte) tienden a separar la pieza de trabajo y el portaherramientas.La “fuerza de corte” es la suma de estas tres fuerzas.Para un ángulo de elevación cero, están en una proporción de 4:2:1 (tangencial:axial:radial).A medida que aumenta el ángulo de avance, la fuerza axial disminuye y la fuerza de corte radial aumenta.
El tipo de vástago, el radio de la esquina y la forma de la plaquita también tienen un gran impacto en la longitud potencial máxima efectiva del filo de una plaquita giratoria.Ciertas combinaciones de radio de plaquita y portaherramientas pueden requerir una compensación dimensional para aprovechar al máximo el filo.
La calidad de la superficie en las operaciones de torneado depende de la rigidez de la herramienta, la máquina y la pieza de trabajo.Una vez que se ha establecido la rigidez, la relación entre el avance de la máquina (pulg/rev o mm/rev) y el perfil de la punta de la herramienta o del inserto se puede utilizar para determinar la calidad de la superficie de la pieza de trabajo.El perfil de la punta se expresa en términos de radio: hasta cierto punto, un radio mayor significa un mejor acabado superficial, pero un radio demasiado grande puede provocar vibraciones.Para operaciones de mecanizado que requieren un radio inferior al óptimo, es posible que sea necesario reducir la velocidad de avance para lograr el resultado deseado.
Una vez que se alcanza el nivel de potencia requerido, la productividad aumenta con la profundidad de corte, el avance y la velocidad.
La profundidad de corte es la más fácil de aumentar, pero las mejoras sólo son posibles con material y fuerzas suficientes.Duplicar la profundidad de corte aumenta la productividad sin aumentar la temperatura de corte, la resistencia a la tracción o la fuerza de corte por pulgada cúbica o centímetro (también conocida como fuerza de corte específica).Esto duplica la potencia requerida, pero la vida útil de la herramienta no se reduce si la herramienta cumple con los requisitos de fuerza de corte tangencial.
Cambiar la velocidad de avance también es relativamente fácil.Duplicar la velocidad de avance duplica el espesor de la viruta y aumenta (pero no duplica) las fuerzas de corte tangenciales, la temperatura de corte y la potencia requerida.Este cambio reduce la vida útil de la herramienta, pero no a la mitad.La fuerza de corte específica (fuerza de corte relacionada con la cantidad de material eliminado) también disminuye al aumentar la velocidad de avance.A medida que aumenta la velocidad de avance, la fuerza adicional que actúa sobre el filo puede provocar que se formen hoyuelos en la superficie de inclinación superior del inserto debido al aumento de calor y fricción generados durante el corte.Los operadores deben monitorear cuidadosamente esta variable para evitar una falla catastrófica en la que las virutas se vuelvan más fuertes que la hoja.
No es aconsejable aumentar la velocidad de corte en comparación con cambiar la profundidad de corte y la velocidad de avance.El aumento de la velocidad provocó un aumento significativo de la temperatura de corte y una disminución de las fuerzas de corte específicas y de corte.Duplicar la velocidad de corte requiere potencia adicional y reduce la vida útil de la herramienta a más de la mitad.La carga real sobre el rastrillo superior se puede reducir, pero las temperaturas de corte más altas aún causan cráteres.
El desgaste del inserto es un indicador común del éxito o fracaso de cualquier operación de torneado.Otros indicadores comunes incluyen virutas inaceptables y problemas con la pieza de trabajo o la máquina.Como regla general, el operador debe indexar el inserto con un desgaste de flanco de 0,030 pulg. (0,77 mm).Para operaciones de acabado, el operador debe indexar a distancias de 0,015 pulgadas (0,38 mm) o menos.
Los portaplaquitas indexables sujetos mecánicamente cumplen con nueve estándares de sistemas de reconocimiento ISO y ANSI.
La primera letra del sistema indica el método de fijación del lienzo.Predominan cuatro tipos comunes, pero cada tipo contiene varias variaciones.
Los insertos tipo C utilizan una abrazadera superior para insertos que no tienen un orificio central.El sistema depende completamente de la fricción y es más adecuado para su uso con plaquitas positivas en aplicaciones de torneado y mandrinado de servicio medio a ligero.
Los insertos M sujetan la almohadilla protectora de la cavidad del inserto con un bloqueo de leva que presiona el inserto contra la pared de la cavidad.La abrazadera superior sujeta la parte posterior del inserto y evita que se levante cuando se aplica la carga de corte a la punta del inserto.Las plaquitas M son especialmente adecuadas para plaquitas negativas con orificio central en torneado de servicio medio a pesado.
Los insertos tipo S utilizan tornillos Torx o Allen simples pero requieren avellanado o avellanado.Los tornillos pueden atascarse a altas temperaturas, por lo que este sistema es más adecuado para operaciones de torneado y mandrinado de ligeras a moderadas.
Los insertos P cumplen con la norma ISO para cuchillas giratorias.El inserto se presiona contra la pared de la cavidad mediante una palanca giratoria, que se inclina cuando se ajusta el tornillo de ajuste.Estas plaquitas son las más adecuadas para plaquitas con inclinación negativa y agujeros en aplicaciones de torneado medio a pesado, pero no interfieren con la elevación de la plaquita durante el corte.
La segunda parte utiliza letras para indicar la forma de la hoja.La tercera parte utiliza letras para indicar combinaciones de vástagos rectos o desplazados y ángulos de hélice.
La cuarta letra indica el ángulo frontal del mango o el ángulo posterior de la hoja.Para un ángulo de inclinación, P es un ángulo de inclinación positivo cuando la suma del ángulo de incidencia final y el ángulo de cuña es inferior a 90 grados;N es un ángulo de inclinación negativo cuando la suma de estos ángulos es mayor que 90 grados;O es el ángulo de inclinación neutral, cuya suma es exactamente 90 grados.El ángulo libre exacto se indica mediante una de varias letras.
La quinta es la letra que denota la mano con la herramienta.R indica que es una herramienta para diestros que corta de derecha a izquierda, mientras que L corresponde a una herramienta para zurdos que corta de izquierda a derecha.N herramientas son neutrales y pueden cortar en cualquier dirección.
Las partes 6 y 7 describen las diferencias entre los sistemas de medición imperial y métrico.En el sistema imperial, estas secciones corresponden a números de dos dígitos que denotan la sección del paréntesis.Para los mangos cuadrados, el número es la suma de un decimosexto del ancho y la altura (5/8 de pulgada es la transición de “0x” a “xx”), mientras que para los mangos rectangulares, el primer número se usa para representar ocho de la anchura.cuarto, el segundo dígito representa un cuarto de la altura.Hay algunas excepciones a este sistema, como el mango de 1¼” x 1½”, que usa la designación 91. El sistema métrico usa dos números para la altura y el ancho.(qué orden). Así, una hoja rectangular de 15 mm de alto y 5 mm de ancho tendría el número 1505.
Las secciones VIII y IX también difieren entre unidades imperiales y métricas.En el sistema imperial, la sección 8 trata de las dimensiones de la plaquita y la sección 9 trata de la cara y la longitud de la herramienta.El tamaño de la hoja está determinado por el tamaño del círculo inscrito, en incrementos de un octavo de pulgada.Las longitudes de los extremos y de las herramientas se indican con letras: AG para tamaños aceptables de herramientas posteriores y finales, y MU (sin O o Q) para tamaños aceptables de herramientas frontales y finales.En el sistema métrico, la parte 8 se refiere a la longitud de la herramienta y la parte 9 se refiere al tamaño de la hoja.La longitud de la herramienta se indica con letras, mientras que para los tamaños de plaquita rectangular y de paralelogramo, se utilizan números para indicar la longitud del filo más largo en milímetros, ignorando los decimales y los dígitos individuales precedidos por ceros.Otras formas utilizan longitudes de los lados en milímetros (el diámetro de una hoja redonda) y también ignoran los decimales y anteponen ceros a los dígitos individuales.
El sistema métrico utiliza la décima y última sección, que incluye posiciones para soportes calificados con tolerancias de ±0,08 mm para la parte trasera y final (Q), delantera y trasera (F) y trasera, delantera y final (B).
Los instrumentos de punta única están disponibles en una variedad de estilos, tamaños y materiales.Los cortadores sólidos de una sola punta pueden fabricarse con acero de alta velocidad, acero al carbono, aleación de cobalto o carburo.Sin embargo, a medida que la industria pasó a utilizar herramientas de torneado con puntas soldadas, el costo de estas herramientas las hizo casi irrelevantes.
Las herramientas con punta soldada utilizan un cuerpo de material económico y una punta o pieza en bruto de material de corte más caro soldado hasta el punto de corte.Los materiales de la punta incluyen acero de alta velocidad, carburo y nitruro de boro cúbico.Estas herramientas están disponibles en tamaños A a G, y los estilos desplazados A, B, E, F y G se pueden utilizar como herramientas de corte para mano derecha o izquierda.Para mangos cuadrados, el número que sigue a la letra indica la altura o el ancho del cuchillo en dieciseisavos de pulgada.Para los cuchillos de mango cuadrado, el primer número es la suma del ancho del mango en un octavo de pulgada y el segundo número es la suma de la altura del mango en un cuarto de pulgada.
El radio de la punta de las herramientas con punta soldada depende del tamaño del vástago y el operador debe asegurarse de que el tamaño de la herramienta sea adecuado para los requisitos de acabado.
La perforación se utiliza principalmente para terminar grandes agujeros huecos en piezas fundidas o perforar agujeros en piezas forjadas.La mayoría de las herramientas son similares a las herramientas tradicionales de torneado externo, pero el ángulo de corte es particularmente importante debido a problemas de evacuación de viruta.
La rigidez también es fundamental para un rendimiento aburrido.El diámetro del orificio y la necesidad de espacio adicional afectan directamente el tamaño máximo de la barra de mandrinar.El saliente real de la barra perforadora de acero es cuatro veces el diámetro del vástago.Exceder este límite puede afectar la tasa de eliminación de metal debido a la pérdida de rigidez y al aumento de la posibilidad de vibración.
El diámetro, el módulo de elasticidad del material, la longitud y la carga sobre la viga afectan la rigidez y la deflexión, siendo el diámetro el que tiene la mayor influencia, seguido de la longitud.Aumentar el diámetro de la varilla o acortar la longitud aumentará considerablemente la rigidez.
El módulo de elasticidad depende del material utilizado y no cambia como resultado del tratamiento térmico.El acero es menos estable a 30.000.000 psi, los metales pesados son estables a 45.000.000 psi y los carburos son estables a 90.000.000 psi.
Sin embargo, estas cifras son altas en términos de estabilidad y las barras de mandrinar con vástago de acero proporcionan un rendimiento satisfactorio para la mayoría de las aplicaciones con una relación L/D de hasta 4:1.Las barras de mandrinar con vástago de carburo de tungsteno funcionan bien con una relación L/D de 6:1.
Las fuerzas de corte radiales y axiales durante el taladrado dependen del ángulo de inclinación.Aumentar la fuerza de empuje con un ángulo de elevación pequeño es especialmente útil para reducir la vibración.A medida que aumenta el ángulo de avance, aumenta la fuerza radial y también aumenta la fuerza perpendicular a la dirección de corte, lo que produce vibración.
El ángulo de elevación recomendado para el control de la vibración del pozo es de 0° a 15° (Imperial. El ángulo de elevación métrico es de 90° a 75°).Cuando el ángulo de avance es de 15 grados, la fuerza de corte radial es casi el doble que cuando el ángulo de avance es de 0 grados.
Para la mayoría de las operaciones de mandrinado, se prefieren herramientas de corte con inclinación positiva porque reducen las fuerzas de corte.Sin embargo, las herramientas positivas tienen un ángulo libre más pequeño, por lo que el operador debe ser consciente de la posibilidad de contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo.Garantizar un espacio libre suficiente es especialmente importante cuando se perforan orificios de diámetro pequeño.
Las fuerzas radiales y tangenciales en la perforación aumentan a medida que aumenta el radio de la punta, pero estas fuerzas también se ven afectadas por el ángulo de avance.La profundidad de corte al perforar puede cambiar esta relación: si la profundidad de corte es mayor o igual que el radio de la esquina, el ángulo de avance determina la fuerza radial.Si la profundidad del corte es menor que el radio de la esquina, la profundidad del corte en sí aumenta la fuerza radial.Este problema hace que sea aún más importante para los operadores utilizar un radio de punta menor que la profundidad de corte.
Horn USA ha desarrollado un sistema de cambio rápido de herramientas que reduce significativamente los tiempos de configuración y cambio de herramientas en tornos estilo suizo, incluidos aquellos con refrigerante interno.
Los investigadores de la UNCC introducen la modulación en las trayectorias de las herramientas.El objetivo era romper las virutas, pero la mayor tasa de eliminación de metal fue un efecto secundario interesante.
Los ejes de fresado giratorio opcionales de estas máquinas permiten mecanizar muchos tipos de piezas complejas en una sola configuración, pero estas máquinas son muy difíciles de programar.Sin embargo, el software CAM moderno simplifica enormemente la tarea de programación.
Hora de publicación: 04-sep-2023