🧮 Calcular avances y revoluciones por minuto en una máquina-herramienta
Calcular avances y revoluciones para mecanizar correctamente en un torno o fresadora no es trabajo fácil.
Hay que tener en cuenta muchas variables: acabado superficial, tipo de herramienta, tipo de material, la profundidad de pasada…
En este artículo voy a intentar arrojar un poco de luz a este asunto.
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⚙ Cálculo de revoluciones por minuto (rpm)
Para empezar a calcular las revoluciones tienes una sencilla fórmula que te va a solventar gran parte del problema que te preocupa.
La primera fórmula que ves es la de la Vc (velocidad de corte). Este dato te lo da el fabricante de la herramienta, ya que, depende de múltiples factores relacionados con la calidad, el tratamiento superficial, la largada y otros factores que proceden de la fabricación de la propia herramienta.
La segunda fórmula sale de la primera. Es la que utilizarás para calcular las rpm (revoluciones por minuto) a la que girará tu herramienta si es un cálculo para fresadora o el material si mecanizamos con un torno.
Pongamos un ejemplo para verlo más claro:
Aquí tienes un plato de plaquitas de diámetro 63 milímetros con una Velocidad de Corte dada de 100.
Multiplicando 1000 por la velocidad de corte obtienes 100.000
Multiplicando Pi por el diámetro de la herramienta obtienes 197,91.
Estos dos resultados los divides y tendrás las revoluciones óptimas para mecanizar con este plato de plaquitas, en este caso 505,51 revoluciones por minuto (rpm). Puedes redondear a 505 ya que, como irás viendo si sigues leyendo, este pequeño cambio no afectará a tu mecanizado.
Ten en cuenta que este ejemplo sirve igual para un plato de plaquitas o para una pieza de torno con un material de 63mm de diámetro.
Ahora que ya tenemos las revoluciones vamos a calcular el avance teórico.
⚙ Cálculo de avance teórico
A la hora de calcular el avance tienes que tener en cuenta que es algo teórico, ya que hay factores como los milímetros de pasada que mecanizarás, o lo robusta que sea tu máquina-herramienta, que afectarán a este cálculo.
Con lo que no te tomes al pie de la letra los resultados que obtienes y ajusta hacia arriba o hacia abajo utilizando la lógica y tu experiencia.
📹 Cómo calcular las revoluciones por minuto y la velocidad de avance
Te dejo un pequeño vídeo que sirvió de inspiración para escribir este artículo:
Cálculo del avance para torno
Cuando prepares los avances para un torno lo harás en mm/rev (milímetros por revolución). Esto significa que cada vez que el plato del torno gira, la herramienta se desplazará X mm. Miremos la fórmula:
Como puedes ver, la fórmula del avance es muy simple. El problema es que trabajamos con magnitudes aproximadas. Por eso es todo teórico, te da una orientación pero a la práctica nos toca utilizar el sentido común.
En el caso que te propongo como ejemplo utilizaremos metal duro y la magnitud a utilizar será de 1/10 o lo que es lo mismo 0,1.
Por otra parte tienes que tener en cuenta la profundidad de pasada (Pp). Aquí tenemos otro dato bastante relativo y que tiene otros muchos factores a considerar. Definir la profundidad de pasada da para otro artículo entero. Con lo que volvemos a lo mismo, hay que tener presente la situación especial de cada proceso de mecanizado.
En este ejemplo te propongo una pasada de 2mm de profundidad en diámetro. Con lo que teóricamente dejaremos una barra de 65mm en una de diámetro 63.
El resultado es bien fácil de calcular: multiplicas y te sale un avance de 0.2 mm/rev.
Tabla extraída del curso de procesos mecánicos con torno convencional. La tabla que te interesa es la de la derecha, para poner 0,2 tienes que poner las palancas en F1.
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Cálculo de avance para fresadora
El avance de la fresadora calcula en mm/min (milímetros por minuto). Esto significa que el resultado que obtengas de este cálculo te dirá cuántos milímetros se va a desplazar la bancada de la fresadora en un minuto. Así de sencillo.
En esta ocasión vas a pasar los mm/rev que has calculado para el torno y los vas a pasar a mm/min con una sencilla fórmula. Multiplica los mm/rev por las rpm que has calculado antes y ya lo tienes, 101 mm/min.
⚙ Cálculo de la velocidad de corte
La velocidad de corte es la relación en metros por minuto que hay entre la herramienta y pieza cuando una de las dos está girando. En el torno gira la pieza y en la fresadora gira la herramienta.
Como ya has visto antes, la velocidad de corte la suele dar el fabricante de la herramienta, ya que depende de múltiples factores que solo el fabricante conoce. Factores como el material, el baño o la forma de la herramienta son cruciales para que la Vc sea mayor o menor.
Fórmula de la velocidad de corte
La fórmula de la velocidad de corte te sirve principalmente para calcular las revoluciones por minuto que vas a utilizar en tus mecanizados. Pero veamos un ejemplo de cálculo de Vc para entenderlo mejor.
Para este ejemplo vamos a utilizar los mismos datos que hemos usado para calcular las revoluciones por minuto:
- La constante de Pi es 3,14 (puedes añadir más decimales pero no es necesario ser tan exacto)
- El diámetro del plato que vas a utilizar en tu mecanizado será de 63 mm.
- Este plato suele trabajar a 505 rpm.
Estos datos los vas a multiplicar entre ellos y te dan un resultado de 99.899 obviando decimales. Ahora lo dividimos por 1000 y el resultado es de 99,89 m/min.
Tienes que tener en cuenta que todos estos datos son teóricos, así que puedes redondear a 100 m/min sin ningún tipo de problema.
⚙ Acabado superficial
Veamos qué factores hemos tenido en cuenta hasta ahora:
- Vc – Con la velocidad de corte tenemos en cuenta el material, tanto el de la herramienta como el que vamos a mecanizar.
- Diámetro – De lo que gire. En el torno girará la pieza y en la fresadora la herramienta.
- Pp– La profundidad de pasada es un factor imprescindible para dejar un buen acabado.
Hasta aquí todo bien. Con esto ya podrías empezar a mecanizar cualquier pieza en unas condiciones óptimas que te garanticen que nada se rompa o salte por los aires.
Mira esta tabla de acabados superficiales y pasemos a calcular los avances teniendo esto en cuenta.
Cálculo de avances teóricos valorando el acabado superficial
Ahora pasemos a ver las fórmulas necesarias para tener en cuenta el Ra en nuestro cálculo de avance:
Como puedes apreciar, en la tabla añadimos otro factor, el Ra calculado en micras (Valor de rugosidad media). Además, debes tener en cuenta el Rp (radio de la punta) de la herramienta que estamos utilizando.
En la primera fórmula puedes calcular el Ra que te va a quedar con los avances teóricos que hemos calculado antes. El Av. se multiplica por sí mismo, se divide por el resultado de multiplicar 8 (magnitud de la fórmula) por el radio de la punta (en el ejemplo hemos puesto 1). El resultado por 1000 nos da 5 um.
Si vuelves a la tabla, te da un acabado de una calidad media, muy próximo a un N9. Ahora vamos a mejorar el acabado con la segunda fórmula.
Fíjate en los parámetros que necesitas. Son los mismos pero en esta ocasión vas a poner una Ra de 3,2 para conseguir un acabado N8 bueno. El resultado habla por sí solo. Si quieres mejorar el acabado superficial debes bajar el avance a 0,16 mm/vuelta.
Ahora ya puedes mecanizar tus piezas con un acabado digno del mejor tornero-fresador.
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