Procesos de Mecanizado en Torno

Producción de Piezas Cilíndricas

• Piezas pequeñas: Tornillos para bisagras de monturas de gafas.
• Piezas grandes: Rodillos de laminación, anillos de generadores eólicos.

Método de Trabajo

• Pieza de trabajo en rotación.
• Torneado de tochos en bruto.
• Torneado de piezas fabricadas con otros procesos (fundición, forjado, etc.).
• La herramienta se desplaza eliminando material y conformando la forma deseada.

Movimientos Principales

• Velocidad de avance (f) [mm/rev]: Es el desplazamiento de la herramienta durante una vuelta de la pieza giratoria.
• Profundidad de corte (d) [mm]: Mitad de la diferencia entre el diámetro previo a mecanizar y el obtenido después del mecanizado.

Velocidad de Corte (Vc) [m/min]

Velocidad en el punto donde está siendo mecanizada la pieza. Relacionada con las revoluciones del husillo y el diámetro de la pieza. Vc constante si se mantiene constante el diámetro.

Fuerzas en el Torneado

• Fuerza de corte (Fc): En dirección tangencial a la superficie de corte. Puede calcularse a través de la potencia de corte.
• Fuerza de empuje (Ft): También se denomina fuerza de avance. Fuerza que tiende a empujar a la herramienta a la derecha y alejarla del plato.
• Fuerza radial (Fr): Tiende a alejar la herramienta de la pieza de trabajo.

Geometría de las Herramientas

• Ángulo de ataque posterior: Importante para controlar el flujo de virutas y resistencia de punta de la herramienta. Ángulos positivos mejoran la operación de corte reduciendo fuerzas y temperaturas. Un ángulo pequeño en la punta de la herramienta puede hacer que se astille y falle de manera prematura.
• Ángulo de ataque lateral: Más importante que el ángulo de ataque posterior. Sus ángulos giran entorno a ± 5º.
• Ángulo de filo de corte: Afecta a la formación de virutas, a la resistencia de la herramienta. Modifica las fuerzas de corte. Afecta al acabado superficial de la pieza de trabajo.
• Ángulo de alivio (oscila entre ±5º): Controla la interferencia y fricción de la herramienta-pieza de trabajo. Si es elevado, la punta de la herramienta se puede astillar. Si es pequeño, el desgaste del flanco puede ser excesivo.
• Radio de punta: Afecta al acabado superficial de la pieza y a la resistencia de la punta de la herramienta. Radios pequeños aumentan la rugosidad y disminuyen la resistencia de la herramienta. Radios elevados pueden hacer que la herramienta traquetee (chatter).

Velocidad de Eliminación de Material (MMR)

Volumen de material eliminado por unidad de tiempo (mm³/min).

• Por cada vuelta, se elimina una capa de material en forma de anillo.
• El volumen del anillo es el producto del área transversal (f)(d) y la circunferencia promedio del anillo (π * D_prom).

Cortes de Desbaste y Operaciones de Acabado

Es usual efectuar primero uno o más cortes de desbaste a alta Vc y alta f. Estos cortes van seguidos de operaciones de acabado.

Materiales, Avances y Velocidades de Corte de las Herramientas

Selección de herramientas en función de Vc y f.

Fluidos de Corte

Normalmente, la aplicación de fluido mejora la operación de mecanizado. Existe tendencia hacia el mecanizado en seco.

Componentes del Torno

1. Bancada: Soporta los componentes principales del torno.
2. Carro:
   • Se desliza a lo largo de las guías.
   • Consta de ensamble de la corredera transversal, portaherramientas y tablero.
   • Corredera transversal: movimiento radial adentro y afuera.
   • Tablero: equipado con mecanismo de movimiento manual y mecanizado del carro y la corredera transversal.
3. Cabezal: Se fija en la bancada. Suministra energía a un husillo de diversas velocidades de rotación.
4. Carro de contrapunto: Puede deslizarse a lo largo de las guías. Soporta el otro extremo de la pieza de trabajo.
5. Barra de avance y tornillo guía: Proporciona movimiento al carro y a la corredera transversal.
6. Especificaciones de los tornos:
   • Volteo: Ø máx. de la pieza de trabajo que se puede mecanizar.
   • Distancia entre puntos: Distancia máx. entre cabezal y contrapunto.
   • Longitud de la bancada.
7. Dispositivos de sujeción y accesorios (utillaje): Sujetan la pieza de trabajo con seguridad.
   • Plato de garras (mandril):
     • Equipado con tres o cuatro mordazas.
     • Las mordazas pueden permitir sujeción interna y externa.
     • Mordazas blandas: Se mecanizan para darles la forma deseada. Se adaptan a irregularidades en la pieza de trabajo.
8. Mandriles de centro: Se colocan en el interior de piezas de trabajo huecas o tubulares. Sujetan piezas que requieren mecanizado en ambos extremos (Mandril sólido, múltiple, cónico).
9. Boquilla:
   • Buje cónico dividido de modo longitudinal.
   • Tipos: Boquilla de inserción, boquilla de empuje.
   • La superficie cónica contrae radialmente los segmentos de la boquilla sujetando la superficie de trabajo.
   • Se adaptan bien y sujetan casi toda la circunferencia.
   • Se utiliza en piezas de diámetro máximo 2,5 cm.
10. Plato de arrastre: Sujetan piezas de trabajo de forma irregular. Tienen ranuras y orificios a través de los cuales se atornilla o sujeta la pieza.

Operaciones Básicas de Torneado

1. Torneado: Piezas de trabajo rectas, cónicas, curvadas o ranuradas. Ejemplo: ejes, husillos y pasadores.
2. Refrentado (careado): Superficie plana al final de la pieza de trabajo perpendicular al eje. Útil para partes que se ensamblan con otros componentes. El ranurado frontal crea ranuras en el extremo de la pieza en la parte perpendicular al eje de giro.
3. Corte con herramienta de forma (perfiles): Produce formas simétricas respecto al eje para efectos funcionales o estéticos.
4. Mandrinado o perforado: Agranda una cavidad cilíndrica fabricada en un proceso previo. Produce ranuras circulares internas.
5. Taladrado: Produce un orificio o cavidad. Puede mandrinarse para mejorar la precisión dimensional y el acabado superficial.
6. Tronzado (seccionado): Corta una pieza totalmente hasta el eje de giro.
7. Roscado: Produce roscas externas o internas.
8. Moleteado: Produce rugosidad con forma regular en superficies cilíndricas.

Tipos de Tornos

• Tornos de banco: Se colocan en un banco de trabajo o en una mesa. La potencia es baja. Normalmente, el avance es manual. Mecanizado de pequeñas piezas.
• Tornos de propósito especial: Piezas de trabajo de hasta 2 m de diámetro por 8 m de longitud. Capacidades de 450 kW. Ejemplo: Cañones de armas, rodillos de trenes de laminación.
• Tornos copiadores: La herramienta de corte sigue una trayectoria igual a la del contorno de la plantilla. Se han sustituido por tornos de Control Numérico.
• Tornos automáticos:
  • Totalmente automático: Las partes se hacen avanzar y se retiran de manera automática.
  • Semiautomático: El avance y retirado lo realiza un operario.
• Máquinas automáticas para barras:
  • Conocidas como máquinas roscadoras automáticas.
  • Mecanizado de altas velocidades de producción de tornillos y partes roscadas.
  • Todas las operaciones se realizan de forma automática.
  • Después de mecanizar cada parte o tornillo, la barra avanza automáticamente a través del orificio en el husillo y después se corta.
• Tornos de torreta (revólver): Efectúa múltiples operaciones de corte: Torneado, mandrinado, roscado, refrentado. Se pueden montar diversas herramientas de corte en la torreta principal.
• Tornos controlados por computadora:
  • Control de movimientos y de máquina-herramienta mediante control numérico computarizado (CNC).
  • Poseen buena precisión dimensional y repetitividad.