¿Qué es el mecanizado por arranque de viruta?
El mecanizado por arranque de viruta, también conocido como decoletaje, es un proceso de mecanizado que consiste en separar material de una pieza por medio de herramientas con filos muy definidos. Con este tipo de procesos se consiguen desde piezas como tornillos y bridas, hasta partes de electrodomésticos, aeronáutica, vehículos, etc.
El proceso de arranque de la viruta se realiza mediante la penetración de una herramienta de corte en el material, realizando un movimiento relativo entre la pieza que se desea mecanizar y la herramienta, dando lugar a un desperdicio o viruta, de ahí su nombre
¿Como es el Proceso Arranque de viruta ?
El proceso de arranque de viruta consiste en la penetración de una herramienta de corte en el material, generando un movimiento relativo entre la pieza y la herramienta. Es esencial que la herramienta de corte sea más dura que el material de la pieza, ya que la dureza del material influye en su resistencia al desgaste y al rayado.
El proceso asegura que las piezas cumplan con las especificaciones técnicas necesarias para su función en un ensamblaje final.
En la fabricación de piezas mediante arranque de viruta, se pueden alcanzar precisiones extremadamente altas, llegando a niveles de micras, además de lograr acabados superficiales de alta calidad.La maquinabilidad, es decir, la facilidad con la que un material puede ser mecanizado, es una característica clave para seleccionar el material adecuado en este proceso. Esta propiedad se refiere a la capacidad del material para ser cortado de manera efectiva con una herramienta de corte.
Por lo tanto, los materiales más comúnmente utilizados en este tipo de procesos incluyen:
- Metales.
- Plásticos y sus compuestos.
- Compuestos cerámicos (especialmente en mecanizados abrasivos).
El arranque de viruta ocurre cuando el filo de la herramienta induce una deformación en el material, creando tensiones en la zona que se transformará en viruta. Cuando estas tensiones superan el límite de elasticidad del material, se produce la separación de una capa a través de una deformación plástica.
Los movimientos clave en el mecanizado por arranque de viruta incluyen:
- Movimiento de corte: La herramienta penetra en el material, produciendo la viruta, y se describe a través de la velocidad de corte.
- Movimiento de avance: Es el desplazamiento continuo del punto de corte, definido por la velocidad de avance.
- Movimiento de alimentación: Determina la cantidad de material que se retira en cada pasada, controlado por la profundidad de corte.
Procesos de arranque de viruta
Para comprender mejor los procesos de arranque de viruta, es importante distinguir entre los mecanizados tradicionales y no tradicionales. Los mecanizados tradicionales, también conocidos como convencionales, incluyen procesos que han sido utilizados durante siglos en la industria. Un ejemplo clave son los mecanizados por arranque de viruta, donde se elimina material sobrante para dar forma a la pieza deseada, un proceso que ha sido fundamental en la fabricación industrial desde hace mucho tiempo.
Por otro lado, los mecanizados no convencionales, aunque más recientes, también implican la eliminación de material. En estos casos, hablamos de arranque de viruta no convencional. Aunque la cantidad de material removido puede ser mínima, estos procesos son innovadores y se utilizan en aplicaciones donde los métodos tradicionales no son viables o eficientes.
Algunos de los métodos modernos de mecanizado, que también se clasifican como mecanizados no tradicionales por arranque de viruta, incluyen:
Mecanizado electroquímico
Este proceso implica la disolución del material en una corriente rápida de electrolito, donde la herramienta actúa como cátodo y la pieza como ánodo. Ambos elementos deben ser conductores eléctricos para que se produzca la eliminación del material sobrante mediante un proceso de disolución anódica. Este método es especialmente útil en aplicaciones donde se requiere precisión extrema y se aborda en mayor detalle en otros artículos, donde se exploran su funcionamiento, aplicaciones y ventajas específicas.Mecanizado por descarga eléctrica (EDM) o electroerosión
En este método, un arco eléctrico se genera entre la pieza y un electrodo, todo esto en un medio dieléctrico. Este arco eléctrico elimina material de la pieza hasta reproducir la forma del electrodo en la superficie de la misma. Es un proceso eficaz para mecanizar piezas con geometrías complejas, especialmente en materiales duros o difíciles de trabajar por métodos convencionales de arranque de viruta.
Normalmente este proceso es utilizado para metales con mayor dureza y resistencia termica que asimismo requieren de cortes mas precisos (chapas metalicas, piezas para motores, tuberias, piezas para barcos, aviones, etc..)
Mecanizado por láser
Este proceso utiliza un rayo láser para calentar, derretir y vaporizar el material de la pieza, eliminando material en partículas diminutas. Aunque algunas personas consideran que este proceso no debería clasificarse como arranque de viruta, debido a la mínima cantidad de material eliminado, sigue siendo un proceso en el cual se produce la remoción de material, incluso si es en cantidades microscópicas.El mecanizado por arranque de viruta dentro de sus procesos tradicionales alberga:
Desbaste
Este proceso de arranque de viruta se centra en remover grandes cantidades de material con una precisión limitada. Es una etapa intermedia que permite aproximarse rápidamente a las dimensiones finales de la pieza, utilizando altas velocidades tanto de avance como de corte.
Acabado
Aquí se busca eliminar una pequeña cantidad de material con alta precisión para obtener la superficie deseada con un bajo nivel de rugosidad. Este es el paso final del proceso, caracterizado por velocidades de corte altas y un avance más lento para lograr un acabado óptimo.
Fresado
El fresado es un proceso en el que una herramienta rotativa con múltiples filos de corte se mueve contra una pieza fija para retirar material. Este método permite trabajar superficies planas, curvas, ranuras y otros perfiles complejos. Es ampliamente utilizado en la industria por su versatilidad y precisión.
Además, el fresado puede realizarse en diferentes direcciones, permitiendo el corte en ángulos variados. Con el uso de máquinas CNC, el fresado se ha modernizado, permitiendo trabajar con múltiples ejes para lograr acabados más detallados y precisos, aumentando así la eficiencia en la producción.
Torneado
El torneado es otro proceso clave donde la pieza a trabajar gira mientras una herramienta de corte fija elimina material. Este método de arranque de viruta es ideal para producir piezas cilíndricas o con formas redondeadas, como ejes o discos, puede realizarse en tornos convencionales o en tornos CNC.
En el torneado, el control de la velocidad de rotación y el avance de la herramienta son críticos para obtener un acabado superficial adecuado. Este proceso es común en la fabricación de componentes para la industria automotriz y aeroespacial, donde se requieren precisiones dimensionales estrictas.
Taladrado
El taladrado se centra en la creación de agujeros en una pieza mediante una broca que gira a gran velocidad. Este proceso es esencial para la preparación de piezas que necesitan ensamblajes posteriores. Las máquinas taladradoras pueden ser de tipo columna o CNC, dependiendo de la complejidad y precisión requerida.
El taladrado es uno de los métodos de mecanizado más utilizados, y su importancia radica en su capacidad para crear orificios precisos en una amplia variedad de materiales. Este proceso también puede complementarse con operaciones de roscado, avellanado o escariado para mejorar el acabado del agujero.
Aserrado
El aserrado es un proceso de corte que utiliza una sierra para dividir una pieza en secciones más pequeñas. Este método es común en el corte de barras, tubos y perfiles metálicos, y es esencial en las etapas iniciales del proceso de fabricación.Las sierras utilizadas en el aserrado pueden ser de cinta, circulares o de arco, dependiendo del tipo de material y del corte requerido. Este proceso es fundamental para preparar las piezas antes de otras operaciones de mecanizado, asegurando un tamaño y forma adecuados para el trabajo posterior.
Rectificado
Es un proceso de arranque de viruta que utiliza una herramienta abrasiva para mejorar el acabado superficial y las tolerancias dimensionales de una pieza. Este método es especialmente útil cuando se requieren superficies extremadamente lisas o precisas.
Herramientas de arranque de viruta
Las herramientas esenciales utilizadas en los procesos de arranque de viruta son principalmente el taladro y las limas.
Taladros
El taladro es una de las herramientas más comunes en el mecanizado por arranque de viruta. Este dispositivo se emplea para perforar agujeros en las piezas, generalmente de forma circular. El taladro trabaja en conjunto con una broca, que es la pieza encargada de cortar el material. Existen varios tipos de taladros que se utilizan en función de la aplicación específica, entre ellos se encuentran el taladro de mano, de sobremesa, de columna y radial. Cada uno de estos tipos ofrece ventajas particulares según el tipo de trabajo y la precisión requerida.
Limas
Las limas representan una de las técnicas de arranque de viruta más antiguas, siendo un proceso manual que se utiliza principalmente en las etapas de ajuste final. Este trabajo manual requiere de gran habilidad y experiencia, por lo que generalmente es realizado por los profesionales más calificados en los talleres. Las limas se presentan en una variedad de tamaños y tipos de dientes, lo que permite obtener diferentes acabados según las necesidades del trabajo. Su versatilidad las hace imprescindibles para lograr detalles precisos en las piezas mecanizadas.
Ventajas del mecanizado por arranque de viruta
El mecanizado por arranque de viruta tiene numerosas ventajas, entre ellas:
Logra tolerancias muy bajas (gran precisión dimensional)
Se pueden obtener esquinas muy afiladas en la pieza resultante
Conserva las propiedades mecánicas del material (a diferencia del conformado, por ejemplo)
Funcionamiento muy versátil
No es más costoso que otros procesos como el de conformado
Limitaciones del mecanizado por arranque de viruta
Aunque las ventajas del mecanizado por arranque de viruta suelen superar a sus limitaciones (de ahí que sean los procesos industriales más utilizados), hay que tener en cuenta algunas limitaciones como:
Genera un sobrante de material que a veces es difícil de reciclar
El tamaño de la pieza a mecanizar es normalmente limitado
Al no ser más económico que otros procesos, sólo se usa como proceso complementario
Algunos tipos de mecanizado requieren procesos de desbarbado para pulir la pieza
Generalmente requiere bastante tiempo
Normas de mecanizado de arranque de viruta
Para este proceso, existen varias normas y directrices que aseguran que las piezas sean fabricadas de manera eficiente y dentro de las especificaciones. Algunas de las normas más importantes son:
Normas de seguridad:
- El uso de equipo de protección personal (EPP) es obligatorio: gafas de seguridad, guantes, protectores auditivos, entre otros.
- Las máquinas deben contar con mecanismos de seguridad para evitar accidentes, como dispositivos de apagado de emergencia, barreras de protección y señales de advertencia.
Normas técnicas y de calidad:
- ISO 9001: Aunque no es específica para el mecanizado de arranque de viruta, esta norma de gestión de calidad puede aplicarse a los procesos de fabricación para asegurar que los productos cumplen con los requisitos de calidad.
- ISO 2768: Relacionada con las tolerancias generales, establece los límites de tolerancia en el mecanizado, especialmente para la fabricación de piezas sin especificaciones individuales.
- ISO 4915: Define las tolerancias y formas de las piezas fabricadas por arranque de viruta.
Normas de maquinaria:
- Las máquinas de arranque de viruta (como tornos, fresadoras, rectificadoras) deben cumplir con normas de precisión y calidad en su construcción.
- Deben ser calibradas periódicamente para asegurar que las dimensiones y la forma de las piezas se mantienen dentro de las tolerancias aceptables.
Normas de herramientas de corte:
- Las herramientas deben ser de materiales adecuados (acero de alta velocidad, carburo, cerámica, etc.) dependiendo de la pieza que se está mecanizando.
- Las normas establecen las especificaciones de las herramientas, como las geometrías de los filos de corte y las tolerancias de las mismas, para garantizar un corte eficiente y preciso.
Normas medioambientales:
- El proceso de mecanizado debe gestionar correctamente los desechos generados (virutas, aceites, refrigerantes) de acuerdo con las normativas locales de reciclaje y disposición de residuos industriales.
Normas de control dimensional:
- Las piezas mecanizadas deben ser verificadas mediante instrumentos de medición como micrómetros, calibradores o máquinas de medición por coordenadas (CMM), para asegurar que se mantienen dentro de las tolerancias especificadas en los planos.
Normas de operaciones y parámetros de corte:
- Existen parámetros establecidos para la selección de velocidad de corte, avance, profundidad de corte y tipos de refrigerante, los cuales varían según el material y la operación específica.
