Maquinabilidad

MAQUINADO
PROCESOS DE
MANUFACTURA 1
Ing. José Carlos López Arenales
Material de Trabajo

Maquinabilidad
Propiedad de los materiales que permiten fabricar
piezas satisfactorias a bajo costo y mínima
dificultad.
Maquinabilidad

Índice de maquinabilidad:
–

Velocidad de corte para tornear para una vidad
de la herramienta de 60 minutos. Varía según
los procesos.
Falla total por desportillado o agrietamiento
bajo condiciones específicas. (veloc. De
corte o volumen removido para un criterio
dado de vida de herramienta.
Materiales maquinables



Baja ductibilidad. Que la separación de la
viruta ocurra después de un corte mínimo y
se rompa fácilmente. Opuesto a la
deformación plástica.
La resistencia TS y la dureza deben ser
bajas.
La adhesión o unión metalúrgica fuerte entre
herramienta y material es indeseable.
Materiales maquinables

Los compuestos duros como algunos óxidos, todos los carburos,
muchos compuestos intermetálicos y elementos como el silicio.

Partículas suaves o que se suavizan a temperaturas altas, son
benéficas ya que promueven el corte localizado y contribuyen al
rompimiento de la viruta.

La alta conductividad térmica es útil para mantener temperaturas
bajas durante el corte.

Un bajo punto de fusión del material significa que las
temperaturas de corte permanecerán bajas. Menores a las
temperaturas en donde la herramienta se suaviza.
Material de Trabajo

Materiales ferrosos:
–
Aceros al carbono



–
Condición recocida, varia la cantidad de carbono (más
carbono + resistencia – ductilidad.
Tratados térmicamente (acero esferoidal) – baja resistencia y
alta conductivilidad.
Trabajados en frío (estirados), la resistencia es mayor y la
ductilidad disminuye.
Bajos contenidos de carbono (0.2%) el material es
demasiado dúctil y el material trabajado en frío ofrece la
mejor maquinabilidad.
Material de Trabajo

Materiales ferrosos:
–
Aceros al maquinado libre



–
Aceros al plomo
Aceros resulfurados
Indeseables: ductibilidad y resistencia a la fatiga
disminuida.
Aceros aleados


La dureza incrementa el desgaste de la herramienta
La porosidad incrementa problemas de corte.
Material de trabajo
–
Aceros inoxidables


–
Resistencia elevada
Baja conductividad
Hierros fundidos



Muy difíciles de maquinar
Presencia de cementita primaria
Hierro fundido nodular es más dúctil y resistente.(puede
dar mayor vida a la herramienta.
Material de trabajo

Materiales no ferrosos:
–
Bajo punto de fusión:




–
Aleaciones de zinc
Baja resistencia
Ductilidad limitada
Altamente maquinables
Aleaciones de magnesio:



Baja ductilidad
Maquinado libre
Altamente maquinables
Material de trabajo

Materiales no ferrosos:
–
Aleaciones de aluminio:






Trabajados en frío
Alta ductilidad
Alta adhesión – acabado superficial pobre.
Alta conductividad térmica.
Bajo punto de fusión – altas velocidades de maquinado.
(70 m/s).
Aleado con el silicio provoca un desgaste rápido en las
herramientas.
Material de trabajo

Materiales no ferrosos:
–
Aleaciones con base cobre:





Trabajado en frío
Los latones se maquinan bien.
La disposición de la viruta es difícil.
Aleaciones con plomo , azufre o telurio mejoran las
condiciones de viruta , la fuerza de corte disminuye y el
acabado superficial mejora.
No aplicablesa procesos alimenticios.
Material de trabajo

Materiales no ferrosos:
–
Aleaciones con base níquel:





Alta adhesión
Baja conductividad térmica
Alta resistencia
Exige condición recocida o sobreenvejecida
Se debe evitar el asufre en los fluidos de corte.
Materiales de trabajo
–
Titanio:




Elevada adhesión
Baja conductividad térmica
Viruta discontinua
Maquinado difícil
Herramientas de corte





El material de la herramienta debe ser más
duro que el material de la pieza de trabajo.
La tenacidad debe ser alta – choques
mecánicos – eliminación de viruta.
La resistencia al impacto térmico. Calor –
frío.
Baja adhesión al material de la pieza
La solubilidad de la herramienta en el
material debe ser bajo.
Herramientas de corte



Aceros al carbono: normalmente para
madera y a tasas bajas de producción
Aceros de alta velocidad HSS: aleaciones
con C 0.8%, Cr 4%, Mo 5- 8 %, V 1-2% y
tugsteno.
Recubrimientos superficiales, revenido con
vapor (pavoneado). Incrementa la vida de
la herramienta.
Herramientas de corte

Carburos fundidos:
–

Aleaciones con cobalto
Carburos cementados:
–
–
–
Cobalto 3-5% mayor dureza
Cobalto de 6-15% alta tenacidad
Carburo de titanio 10-40% para maquinado de
acero.
Herramientas de corte

Carburos revestidos:
–
–
–
–
Recubrimiento de cerámicos 5 micras.
Carburo de titanio reduce el desgaste
Nitruro de titanio reduce la fricción y adhesión.
Ver gráfico de la página 680 del texto.
Clasificación

Dentro de las formas de eliminar material por
medio de formación de viruta existen dos
clasificaciones:
–
–
Formado
Generación
Basado en el número de bordes de corte.
Formado



Es cuando la herramienta de corte posee la
forma específica del contorno terminado de
la pieza de trabajo.
Existe el movimiento relativo (primario) de la
pieza que genera la viruta.
Se debe introducir o alimentar la herramienta
a la profundidad requerida.
Formado


La exactitud del perfil superficial depende
principalmente de la herramienta del
formado.
Puede ser cualquiera de los movimientos
primarios:
–
–
–
Torneado – la pieza de trabajo gira
Cepillado – ambas se mueven respecto a la otra
Fresado – la herramienta gira
Formado
Generación



Existe el movimiento de formación de viruta
(primario).
Existe también un accionamiento a lo largo
de la superficie de la pieza de trabajo,
denominado movimiento de avance
continuo.
Además la herramienta experimenta un
movimiento de variación con respecto al eje
de la pieza de trabajo.
Generación
Movimientos de corte
Maquinado de un solo punto

Se usa una herramienta de un punto único
de corte.
–
–
–
–
–
Herramienta
Torneado
Perforado
Careado
Trozado
Operaciones de torneado
Maquinado de un solo punto
Maquinado de un solo punto
–
–
–
–
–
–
Formado
Torno automático
Torno revolver
Maquinas para fabricación de tornillos
Maquina automática de husillos múltiples
Cepillado
Torno
Torno
Torno
Torno automático
Torno revolver
Cepillo
Maquinado de puntos múltiples

Taladrado
Maquinado de puntos múltiples

Fresado
–
Fresadoras horizontales
–
Fresadoras verticales
Fresadora
Maquinado de puntos múltiples

Máquinas fresadoras
–
–
–
–
–
–
De copiado
CNC
Centros de maquinado
Aserrado y limado
Escariado y corte de roscas
Producción de engranes
Fresadoras
Aserrado
Limado
Centro de maquinado
Escariadores
Ver Velocidades de corte
vrs. Dureza del material.
Página 711 y 712.
Tipos de corte

Corte de desbaste
La profundidad y el avance del corte son grandes
La producción se acelera

Corte de acabado
La profundidad y el avance de corte son pequeños
Mayor exigencia para las herramientas cuando hay
superficies duras.
Control numérico y automatización

Remoción de materiales más rápido.

Mejores tolerancias.

Estandarización.
Control numérico y automatización






Rigidez
Control de vibraciones
Husillo impulsor
Estabilidad térmica
Movimiento de alimentación
Manejo de viruta
Control numérico y automatización





Manejo de herramientas
Programación
Maquinado sin atención
Medición automática
Programación dinámica
Maquinado abrasivo

Proceso en el cual se elimina material por
medio de la aplicación de una multitud de
partículas o granos angulares y abrasivos.

Las partículas pueden o no estar aglutinadas
para formar una herramienta con una forma
definida.
Maquinado abrasivo

Superficies muy bien controladas

Tolerancias estrechas

Acabado de alta calidad
Maquinado abrasivo

Aglutinado

Suelto

Por impacto
Maquinado abrasivo

Aglutinado
–
Esmerilado





–
–
Superficial
Cilíndrico
Sin centros
Interno
Avance lento
Rectificado
Abrasivos recubiertos
Maquinado abrasivo

Abrasivos – características:
–
–
–
Dureza alta a temperatura ambiente y a
temperaturas altas.
Rugosidad controlada (facilidad de fractura) –
generación de nuevos filos de corte de un grano
desgastado.
Baja adhesión al material de la pieza de trabajo.
Maquinado abrasivo
–
–
–
–
Estabilidad química aumenta con la resistencia al
desgaste.
Resistencia a la corrosión por presencia de
oxígeno y fluidos de corte.
La velocidad de avance baja requiere que el
tamaño del grano sea varias veces mayor que la
profundidad de contacto.
Se debe especificar el tamaño de grano.
Maquinado abrasivo

Superabrasivos:

Nitruro Cúbico de Boro (CBN).
– También conocido como CBN, es después del
diamante el más duro, posee además una elevada
dureza en caliente hasta 2000 C, tiene también
una excelente estabilidad química durante el
mecanizado, es un material de corte relativamente
frágil, pero es más tenaz que las cerámicas.
Maquinado abrasivo

Su mayor aplicación es en el torneado de piezas
duras

Se fabrica a gran presión y temperatura con el fin
de unir los cristales de boro cúbico con un
aglutinante cerámico o metálico.
Maquinado abrasivo

Esmerilado:
–
–
–
–
Es uno de los procesos más utilizados.
Los abrasivos se aglutinan con un agente
adecuado.
Procesos estrictamente controlados.
Maquinado abrasivo

Aglutinantes:
–
–
–
–
–
Vitrificados: arcillas cocidas y cerámicos
Silicato de sodio
Hule
Laca
Metálicos
Maquinado abrasivo

Objetivos:
–
Esmerilado de precisión: muy utilizado.
–
Esmerilado burdo: remoción de material, rebarbado.
–
Esmerilado profundo: la profundidad completa se elimina de
una sola pasada, tasa baja de alimentación.
–
Esmerilado profundo de alta eficiencia: usa ruedas de
CBN, velocidad 100 – 150 m/s, avances de 700 a 2,500
mm/min.
Maquinado abrasivo

Abrasivos recubiertos
–

Usan un respaldo flexible como papel o tela
Rectificado
–
Piedra plana o barra
Procesos con abrasivos sueltos

Lapeado
–

Desgaste abrasivo de tres cuerpos, la pieza, el
abrasivo y la superficie conformadora.
Maquinado Ultrasónico
–
Se utiliza un transductor piezoeléctrico para
generar vibraciones (20,000 Hz) de pequeña
amplitud (0.04 a 0.08 mm), el gránulo se aplica
en una lechada.
Procesos con abrasivos sueltos

Cardado de potencia
–
–
–
Pieza hecha de alambres flexibles girando a alta
velocidad (15 a 30 m/s).
El objetivo es crear una superficie de acabado
específico.
Se usa también en el desbarbado.
Procesos con abrasivos sueltos

Abrillantado, pulido y bruñido
Se utiliza una rueda con fieltro o tela
– Abrillantado: el abrasivo se encuentra en un
aglutinante suave.
– Pulido: el abrasivo se utiliza seco o en aceite.
Se busca tener superficies altamente reflejantes.
Procesos con abrasivos sueltos

Procesos de impacto
–
Chorro de perdigones
–
Hidrorectificado
–
Maquinado por fluido abrasivo
Resumen



La maquinabilidad de los materiales es muy
variable.
El maquinado implica la competencia entre
la pieza y la herramienta.
Un objetivo principal es el de producir formas
y superficies dentro de tolerancias
específicas, libres de daño con rugosidad y
texturas adecuadas.
Resumen


El maquinado es un sistema en donde
interactúan: características de la pieza, los
materiales de la herramienta, el líquido de
corte, geometría del proceso, propiedades
de la máquina herramienta.
La productividad aumenta cuando el tiempo
perdido por carga, descarga, verificación y
cambio de herramienta se minimiza.
Resumen


Se pueden producir grandes cantidades de
viruta, que es recomendable que se recicle.
Se debe tener siempre presente la seguridad
de las personas, algunas máquinas son
cerradas otras no, usando EPP y ropas
adecuadas.