Velocidad de Corte, Avance y
Tiempo de Torneado
Ing. Luis Cuadros
Parámetros de corte del torneado
Los parámetros de corte fundamentales que hay que
considerar en el proceso de torneado son los siguientes:
•Elección del tipo de herramienta más adecuado
•Sistema de fijación de la pieza
•Velocidad de corte (Vc) expresada en metros/minuto
•Diámetro exterior del torneado
•Revoluciones por minuto (rpm) del cabezal del torno
•Avance en mm/rev, de la herramienta
•Avance en mm/min de la herramienta
•Profundidad de pasada
•Esfuerzos de corte
•Tipo de torno y accesorios adecuados
PARTES DE UNA HERRAMIENTA
MONOFILO.
SE PUEDEN DIVIDIR EN:
1) VASTAGO O PARTE DE SUJECIÓN.
2) PARTE CORTANTE
MATERIALES DE LAS HERRAMIENTAS
LOS MATERIALES DE LAS
HERRAMIENTAS MAS USADOS SON:
1)ACERO RÁPIDO (HSS) O SUPER
RÁPIDO (HHSS).
Materiales
Metales duros recubiertos
Metales duros
Cermets
Cerámicas
2) PLAQUITAS DE CARBURO CON Y SIN Nitruro de boro cúbico
Diamantes policristalinos
RECUBRIMIENTO.
3) CERÁMICAS.( OXIDO DE ALUMINIO)
4) NITRURO DE BORO CÚBICO ( CBN) Y
DIAMANTE.
Símbolos
HC
H
HT, HC
CA, CN, CC
BN
DP, HC
ELEMENTOS DE LA PARTE CORTANTE
DE UNA HERRAMIENTA MONOFILO
ENCONTRAMOS:
1) FILO PRINCIPAL.
2) FILO SECUNDARIO
3) PUNTA.
SUPERFICIES DE LA PARTE CORTANTE
DE UNA HERRAMIENTA MONOFILO
TRES SUPERFICIES SE ENCUENTRAN:
1) LA CARA: DONDE SE DESPRENDE
EL MATERIAL, VIRUTA.
2) EL FLANCO PRINCIPAL: DONDE
PASA LA SUPERFICIE TRANSITORIA
DE LA PIEZA.
3) FLANCO SECUNDARIO: DONDE
PASA LA SUPERFICIE
MECANIZADA DE LA PIEZA.
ANGULO DE INCLINACIÓN
NORMAL EFECTIVO O ATAQUE
EL ANGULO FORMADO POR LA PERPENDICULAR A
LA SUPERFICIE GENERADA EN EL CORTE
ORTOGONAL Y LA CARA DE LA HERRAMIENTA.
Angulo
de filo
A N G U L O S P R I N C I PA L E S D E U N A
H E R R A M I E N TA M O N O F I L O
SE PUEDEN DISTINGUIR 3 ANGULOS:
1) INCIDENCIA: EVITA ROZAMIENTO ENTRE
LA PIEZA Y LA HERRAMIENTA (6º-15º)
2) ATAQUE: FAVORECE LA SALIDA DE LA
VIRUTA, A UN VALOR MAYOR MENOR
DIFICULTAD.(15º-45º)
3) FILO: ENTRE LA CARA Y EL FLANCO
PRINCIPAL.
REGLA DE LOS ANGULOS DE UNA
H E R R A M I E N TA M O N O F I L O
REGLA: LA SUMA DE LOS TRES ANGULOS ES IGUAL A 90º.
DE LO ANTERIOR SE HA ESTABLECIDO UNA CONVECCIÓN DE
SIGNOS PARA EL ANGULO DE ATAQUE.
Velocidad de rotación de la pieza
La velocidad de rotación del cabezal del torno se expresa
habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En los tornos
convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen
de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades
de la caja de cambios de la máquina.
En los tornos de control numérico, esta velocidad es controlada con un
variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera
dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad máxima.
La velocidad de rotación de la herramienta es directamente
proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al
diámetro de la pieza.
AVA N C E
SE DEFINE COMO LA DISTANCIA RECORRIDA
POR LA HERRAMIENTA RESPECTO A LA PIEZA
POR CADA CICLO. SE DENOTA CON LA LETRA A.
SU SELECCIÓN DEPENDE DEL ACABADO
SUPERFICIAL REQUERIDO, SIENDO MAYOR EN
OPERACIONES DE DESBASTE QUE EN
OPERACIONES DE ACABADO.
EN OPERACIONES DE DESBASTE OSCILA
ENTRE 0,1 mm – 0,5 mm.
EN OPERACIONES DE ACABADO SE UBICA
ENTRE 0,05 mm – 0,1 mm
V E L O C I D A D D E AVA N C E
SE DEFINE COMO EL PRODUCTO DEL
AVANCE POR LA FRECUENCIA ROTACIONAL.
SE DENOTA POR Va. SUS UNIDADES SON
mm/min.
Va = A * nw , DONDE:
A : AVANCE EN mm.
nw : FRECUENCIA ROTACIONAL EN RPM
Velocidad de avance ó el avance
Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en los
tornos convencionales la velocidad de avance se selecciona de
una gama de velocidades disponibles, mientras que los tornos
CNC pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la
máxima velocidad de avance de la máquina.
Efectos de la velocidad de avance
• Decisiva para la formación de viruta
• Afecta al consumo de potencia
• Contribuye a la tensión mecánica y térmica
La elevada velocidad de avance da
lugar a:
• Buen control de viruta
• Menor tiempo de corte
• Menor desgaste de la herramienta
• Riesgo más alto de rotura de la
herramienta
• Elevada rugosidad superficial del
mecanizado.
La velocidad de avance baja da lugar
a:
• Viruta más larga
• Mejora de la calidad del mecanizado
• Desgaste acelerado de la herramienta
• Mayor
duración
del
tiempo
de
mecanizado
• Mayor coste del mecanizado
TABLA 1. AVANCES PARA DIVERSOS MATERIALES CON EL
USO DE HERRAMIENTAS PARA ALTA VELOCIDAD
Desbastado
Acabado
Material
Pulgadas Milimetros Pulgadas Milimetros
Acero de máquina
0.010 0.25 - 0.50 0.003 0.07 - 0.25
0.020
0.010
Acero de
0.010 0.25 - 0.50 0.003 0.07 - 0.25
herramientas
0.020
0.010
Hierro fundido
0.015 0.40 0.005 0.13 - 0.30
0.025
0.065
0.12
Bronce
0.015 0.40 - 0.65 0.003 0.07 - 0.25
0.025
0.010
Aluminio
0.015 0.40 - 0.75 0.005 0.13 - 0.25
0.030
0.010
AVA N C E Y P R O F U N D I D A D D E C O RT E
OPERACION DE CILINDRADO
E X T E R I O R Y R E F R E N TA D O
Velocidad de corte
Se define como la velocidad lineal de la periferia de la pieza que está en
contacto con la herramienta, que se expresa en metros por minuto
(m/min). Tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su
valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la
calidad y tipo de herramienta que se utilice, de la profundidad de
pasada, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se
mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones
principales de la máquina son su gama de velocidades, la potencia de
los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta.
A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede
determinar las revoluciones por minuto que tendrá el cabezal del
torno, según la siguiente fórmula:
Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la
herramienta y Dc es el diámetro de la pieza.
Velocidad de corte
La velocidad de corte es el factor principal que determina la
duración de la herramienta. Permite realizar el mecanizado en
menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los
fabricantes de herramientas, ofrecen datos orientativos sobre la
velocidad de corte para una duración determinada de la
herramienta, por ejemplo, 15 minutos.
La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:
• Desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta.
• Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del
mecanizado.
• Calidad del mecanizado deficiente.
La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:
•
•
•
•
Formación de filo de aportación en la herramienta.
Efecto negativo sobre la evacuación de viruta.
Baja productividad.
Coste elevado del mecanizado.
VELOCIDAD DE CORTE
PARA HERRAMIENTAS DE ACERO RÁPIDO Y
MATERIAL DE LA PIEZA ACERO AL
CARBONO, QUE ES LO UTILIZADO EN LAS
PRÁCTICAS EL VALOR DE LA VELOCIDAD DE
CORTE ESTÁ ENTRE 15 m/min - 30 m/min
FORMULA DE LA VELOCIDAD DE
C O RT E
DESPEJAR “n” PARA AJUSTAR LAS RPM
EN EL TORNO.
A PARTIR DE LA VELOCIDAD DE CORTE SELECCIONADA SE
CALCULA LA FRECUENCIA ROTACIONAL MEDIANTE LA
SIGUIENTE EXPRESIÓN:
Vc * 1000 = π * dw * nw
Vc : VELOCIDAD DE CORTE EN m/min
dw : DIÁMETRO DE LA PIEZA EN mm.
nw : FRECUENCIA ROTACIONAL DE LA PIEZA EN RPM (
REVOLUCIONES POR MINUTO)
Velocidades de corte para tornear metales
con herramientas de acero rápido, basadas en avances promedio
Material
Acero para maquinaria
Acero de herramienta
recocido
Hierro colado (gris)
Latón (amarillo)
Bronce
Torneado y barrenado
Corte de desbaste Corte de acabado
pies
m.
pies
m.
90
27
100
30
50
15
75
23
60
160
90
18
49
27
80
220
100
24
67
30
Roscas
pies
35
20
m.
11
6
25
60
25
7.5
18
8
Fundamentos tecnológicos del torneado
•1.Velocidad de corte.
-1
n(min
) x Dc(mm)
=
320 (mm/m)
Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la
herramienta y Dc es el diámetro de la pieza.
Cálculo en pies/min :
-1
Vc (pies/min) = n (min
) x Pi x Dc (pulg) = n(min-1 ) x Dc (pulg)
4 (pulg/pies)
12(pulg/pies)
2.Velocidad de rotación de la pieza,
n
C
n
n
c
c
3. Velocidad de Avance (A) :
VA
a
n
4 Profundidad de pasada:
ap = (Dc- Da)/2
5 Tiempo de torneado .
A
Tiempos de operación en el Torneado
En el torno existen cuatro tiempos de operación:
•Tiempo principal. Este es el que utiliza la máquina para desprender
la viruta y con ello se adquiera la forma requerida.
•Tiempo a prorratear. Tiempo que el operario requiere para hacer
que la máquina funcione incluyendo armado de la máquina, marcado
de la pieza, lectura de planos, volteo de las piezas, cambio de
herramientas, etc..
•Tiempo accesorio o secundario. Utilizado para llevar y traer o
preparar la herramienta o materiales necesarios para desarrollar el
proceso. Por ejemplo el traer el equipo y material para que opere la
máquina.
•Tiempo imprevisto. El tiempo que se pierde sin ningún beneficio
para la producción, como el utilizado para afilar una herramienta que
se rompió o el tiempo que los operadores toman para su distracción,
descanso o necesidades.
El tiempo total de operación es la suma de los cuatro
tiempos. De manera empírica se ha definido lo siguiente:
Tp =
Tpr =
Ta =
T imp =
60%
20%
10%
10%
El tiempo principal se calcula con la siguiente fórmula:
Tp = L / (S x N)
(sistema métrico)
donde
a: avance, en milímetros (por revolución).
n: número de revoluciones por minuto.
Ejemplo:
Calcule las r/min requeridas para el torneado de acabado de una pieza de
acero de máquina de 2 pulg. de diámetro (La velocidad de corte del acero de
máquina es de 100 pie/min:
r/min = (Vc (pie/min) x 4 )
Dc (pulg.)
r/min = (100 x 4)
2”
r/min = 200 rpm
Las rev/min del torno cuando se trabaja en
milìmetros se calculan como sigue:
Ejemplo:
Calcule las r/min requeridas para el torneado de acabado de una pieza de
acero de máquina de 45 mm. de diámetro (la velocidad de corte del acero de
máquina es de 30 m/min).
Ejemplo:
Calcular el tiempo requerido para hacer un corte de
acabado con avance de 0.10 mm., en una pieza de acero de
máquina de 250 mm de longitud por 30 mm. de diámetro.
vc  320 30  320
rpm 

 320
D
30
250
t
0.1  320
t = 7.8 min
Ejemplo:
Calcule el tiempo requerido para hacer un corte de desbastado, con
avance de 0.015 pulg., en una pieza de acero de máquina de 18
pulg. de longitud por 2 pulg. de diámetro.
r/ min = Vc (pie/min) x 4(pulg/pie)
D (pulg)
r/min = 90 x 4
2
r/min = 180
Tiempo de Corte = Longitud de Corte
avance x r/min
Tiempo de Corte =
18___
0.015 x 180
Tiempo de Corte = 6.6 min.
Vc = 90 (según Tabla)
Ejemplo:
Dimensiones de la pieza en bruto:
26mm
80mm
Se solicita refrentar 2.5 mm ambas caras y Cilindrar para fabricar
engranajes en acero de máquina (acero 40-50) y las velocidades de corte
velocidad de desbastado
son:
Vc(d)= 28 m/min (Según Casillas)
velocidad de acabado
Vc(a)= 40m/min (Según Casillas)
a = 0,4 mm./rev (según casillas)
Determinar el tiempo de fabricación (Torneado), si el tiempo de desmontaje
y montaje es el 15% del tiempo total de fabricación , así mismo calcular el
costo de fabricación si sabemos que la M.O. es S/. 50.0 la Hora :
Refrentado: (2.5m.m.)
a) Desvaste(2.0)
VD= 28 m/min
 = 1000 x V
= 111,40 RPM
p x D
: Número de Revoluciones
D: Diámetro de la pieza.
T =_L_
axN
L: longitud
a: avance
T: tiempo por una sola pasada.
Td = ___40_______
0,4 x 111,40
Td = 0,89
L= 40mm (radio de la pieza)
a = 0,4 mm/rev. (según casillas)
Desvaste: 2mm
Profundidad de corte: 1.0 mm
Numero de Pasada: 2
Tiempo de Desvaste: 0,89min x 2pasadas = 1.78 min
a) Acabado: 0,5mm
VA= 40m/min
 =
1000 x
p x
V
D
= 159,15 RPM
: Número de Revoluciones
D: Diámetro de la pieza.
T = _L_
axN
L: longitud
a: avance
T: tiempo por una sola pasada.
Ta = __40________
0,4 x 159,15
Ta = 0,62
L= 40mm (radio de la pieza)
a = 0,4 mm./rev. (según casillas)
Acabado: 0,5mm
Profundidad de corte: 0,5 mm
Numero de Pasada: 1
Tiempo de Acabado: 0,62min x 1 pasadas = 0.62 min.
Tiempo de Refrentado TR:
TR =
TR =
TR =
Td+Ta
1.78+0.62
2.4 min
Por ser dos caras a las cuales
hacer el mismo mecanizado
TR =
TR =
2.4 min
2.4 min x 2 caras = 4.8 min
Tiempo de Torneado TC(Cilindrado):
TC = 12.5 min
Tiempo Total T principal:
T principal =
T principal =
T principal =
TR+TC
2.4 + 12.5
14.9 min
se les tiene que
A este tiempo se le debe sacar un 15% y sumárselo, a
este porcentaje representa el tiempo de montaje y
desmontaje de las herramientas.
Tt =
Tt =
14.9 min + 2.235 min
17.135 min
Costo de 1Hr de Torno: 50 soles
Costo Operativo:
= 14.27 soles
17.135 min x 1Hr/60min x 50 soles/Hr