Torno CNC

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Torno control numérico CNC

El torno CNC es un tipo de torno operado mediante control numérico por computadora. Se caracteriza por ser una máquina herramienta muy eficaz para mecanizar piezas de revolución. Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por su estructura funcional y porque los valores tecnológicos del mecanizado están guiados por el ordenador que lleva incorporado, el cual procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de mecanizado en torno. Es una máquina ideal para el trabajo en serie y mecanizado de piezas complejas.

Las herramientas van sujetas en un cabezal en número de seis u ocho mediante unos portaherramientas especialmente diseñados para cada máquina las cuales entran en funcionamiento de forma programada, y permite a los carros horizontal y transversal trabajar de forma independiente y coordinada, con lo que es fácil mecanizar ejes cónicos o esféricos, así como el mecanizado integral de piezas complejas.

La velocidad de giro de cabezal portapiezas, el avance de los carros longitudinal y transversal y las cotas de ejecución de la pieza están programadas, y, por tanto, exentas de fallos humanos imputables al operario de la máquina.

Dada la robustez de la máquina, permite trabajar a velocidades de corte y avance muy superiores a los tornos convencionales y, por tanto, la calidad de las herramientas que utiliza suelen ser de metal duro o de cerámica.

Tabla de contenidos

1 Principios de programación de un torno CNC
2 Ventajas y desventajas de los tornos CNC
3 Elección de las herramientas para torneado
4 Formación de viruta
5 Mecanizado en seco y con refrigerante
6 Fundamentos tecnológicos del torneado
7 Fuentes
8 Véase también
9 Enlaces externos

[editar] Principios de programación de un torno CNC

Detalle del cabezal portaherramientas.

Ciclo básico de mecanizado.

Piezas de ajedrez mecanizadas en torno CNC.

En la realización de un programa de mecanizado de una pieza se tienen en cuenta los siguientes aspectos:

Condiciones del material de partida. De esta forma se podrán determinar las herramientas que hay que utilizar y las diferentes pasadas que debe realizar cada herramienta. Los movimientos de las herramientas vienen determinados por los movimientos de los carros del torno, de tal manera que al carro longitudinal se le llama desplazamiento (Z) y al carro transversal desplazamiento (X). Cuando los dos carros se mueven al unísono se logra una interpolación lineal o circular. En cada secuencia hay que indicar en el programa las referencias Z y X de llegada de la herramienta.

Velocidad de giro del cabezal. Este dato está en función de las características del material, del grado de mecanizado que se desee y del tipo de herramienta que se utilice. El programa permite adaptar cada momento la velocidad de giro a la velocidad más conveniente. Se representa por la letra (S) y puede expresarse como velocidad de corte o revoluciones por minuto del cabezal.

Avance de trabajo. Hay dos tipos de avance para los carros, uno de ellos muy rápido, que es el avance de aproximación o retroceso al punto de partida, y otro que es el avance de trabajo. Este también está en función del tipo de material, calidad de mecanizado y grado de acabado superficial. El programa permite adaptar cada momento el avance que sea más conveniente. Se representa por la letra (F) y puede expresarse en milímetros por revolución o milímetros de avance por minuto.

Otro factor importante a determinar es que todo programa debe indicar el lugar de posición que se ha elegido para referenciar la pieza que se llama "cero pieza". A partir del cero pieza se establece toda la geometría del programa de mecanizado.

La programación de un programa de mecanizado en un torno CNC es bastante sencilla si se conoce la tecnología del torneado. El programa se completa con la definición de otras funciones auxiliares.

[editar] Ventajas y desventajas de los tornos CNC

Permiten obtener mayor precisión en el mecanizado
Permiten mecanizar piezas más complejas
Se puede cambiar fácilmente de mecanizar una pieza a otra
Se reducen los errores de los operarios
Cada vez son más baratos los tornos CNC

Como desventaja se pueden indicar las siguientes

Necesidad de realizar un programa previo al mecanizado de la primera pieza.
Coste elevado de herramientas y accesorios
Conveniencia de tener una gran ocupacíón para la máquina debido a su alto costo.

[editar] Elección de las herramientas para torneado

Herramienta de torneado exterior

Herramienas de torneado interior

En los tornos CNC, debido al alto coste que tiene el tiempo de mecanizado, es de vital importancia hacer una selección adecuada de las herramientas que permita realizar los mecanizados en el menor tiempo posible y en condiciones de precisión y calidad requeridos.

Factores de selección para operaciones de torneado

Diseño y limitaciones de la pieza. Tamaño, tolerancias del torneado, tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial. Etc.

Operaciones de torneado a realizar: Cilindrados exteriores o interiores, refrentados, ranurados, desbaste, acabados, optimización par realizar varias operaciones de forma simultánea, etc.

Estabilidad y condiciones de mecanizado: Cortes intermitente, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc.

Disponibilidad y selección del tipo de torno: Posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultánea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.

Material de la pieza: Dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc.

Disponibilidad de herramientas: Calidad de las herramientas, sistema de sujeción de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico.

Aspectos económicos del mecanizado: Optimización del mecanizado, duración de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado

Aspectos especiales de las herramientas para mandrinar:

Se debe seleccionar el mayor diámetro de la barra posible y asegurarse una buena evacuación de la viruta. Seleccionar el menor voladizo posible de la barra. Seleccionar herramientas de la mayor tenacidad posible

[editar] Formación de viruta

El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía calidad y precisión.

La forma de tratar la viruta se convierte en un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas enmarañadas e incontrolables.

La forma que toma la viruta se debe principalmente al material que se está cortando y puede ser de material dúctil y también quebradiza y frágil.

El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada, son bastante responsables de la forma de viruta, y cuando no se puede controlar con estas variables hay que recurrir a elegir la herramienta que lleve incorporado un rompevirutas eficaz.

[editar] Mecanizado en seco y con refrigerante

Hoy en día el torneado en seco es completamente viable y se emplea en numerosas aplicaciones. Hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita. Una zona de temperatura de corte más elevada puede ser en muchos casos, un factor positivo.

Sin embargo el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones, especialmente para taladrados, roscados y mandrinados para garantizar la evacuación de las virutas.

Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de refrigerante

[editar] Fundamentos tecnológicos del torneado

En el torneado hay seis parámetros clave:

Velocidad de corte (V_c). Se define como la velocidad lineal en la periferia de la zona que se está mecanizando. Su elección viene determinada por el material de la herramienta, el tipo de material de la pieza y las características de la máquina. Una velocidad de corte alta permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. La velocidad de corte se expresa en metros/minuto
Velocidad de rotación de la pieza (N). Normalmente expresada en revoluciones por minuto. Se calcula a partir de la velocidad de corte y del diámetro mayor de la pasada que se está mecanizando.
Avance (F). Definido como la velocidad de penetración de la herramienta en el material. Se puede expresar de dos maneras: bien como milímetros de penetración por revolución de la pieza, o bien como milímetros de penetración por minuto de trabajo.
Profundidad de pasada. Es la distancia radial que abarca una herramienta en su fase de trabajo. Depende de las características de la pieza y de la potencia del torno.
Potencia de la máquina. Está expresada en kW, y es la que limita las condiciones generales del mecanizado, cuando no está limitado por otros factores.
Tiempo de torneado (T). Es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una pasada.

Estos parámetros están relacionados por las fórmulas siguientes:

$V_c\ \mathrm{(m/minuto)}\ =\ \frac{N\ \mathrm{(rpm)}\ \times\ 3,14\ \times\ \mathrm{Di\acute ametro\ (mm)}}{1000}$

$F\ \mathrm{(mm/minuto)}\ =\ N\ \mathrm{(rpm)}\ \times F\ \mathrm{(mm/revoluci\acute on)}$

$T\ \mathrm{(minutos)}\ =\ \frac{\mathrm{ Longitud\ de\ pasada\ (mm)}}{F\ \mathrm{(mm/minuto)}}$

Generalmente, la velocidad de corte óptima de cada herramienta y el avance de la misma vienen indicados en el catálogo del fabricante de la herramienta o, en su defecto, en los prontuarios técnicos de mecanizado.