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La mecanización es uno de los procesos industriales más importantes dentro del sector metal-mecánico. Dentro del mecanizado se engloba una serie de operaciones de conformación de piezas mediante sustracción del material, lingotes o barras metálicas, ya sea mediante arranque de virutas o abrasión, consiguiendo así producir piezas de formas y tamaños muy diversos. Existen diferentes formas de mecanizar un metal, en este artículo nos centraremos en las operaciones de mecanizado por arranque de viruta.

Mecanizado por arranque de viruta

Entre estas operaciones las máquinas y herramientas más habituales son el torno paralelo, el torno CNC, la fresadora, los centros de mecanizado, el torneado y el mecanizado electrolítico. Entre las máquinas de mecanizado más tradicionales destacan los tornos paralelos, aunque en la actualidad el mecanizado por CNC es el más habitual, es raro encontrar un taller de mecanizados que no cuente con un torno de estas características. El torno paralelo es una máquina que trabaja en el plano mediante el mecanizado en dos ejes del trabajo: x y z.
La acción de mecanizado se realiza mediante el arranque de virutas sobre barras de metal que giran constantemente en torno a un eje. Las herramientas de corte que mecanizan el metal se sitúan sobra las piezas del torno, llamada carros. En los tornos paralelos podemos encontrar tres tipos de carros; un primer carro se encarga de desplazar las herramientas a lo largo de la pieza a mecanizar, realizando incisiones mientras éste gira. Un segundo carro transversal se desplaza de forma perpendicular a la pieza realizando el refrentado; y finalmente un tercer carro llamado charriot, gracias a que adquiere una cierta inclinación, permite la mecanización de piezas cónicas.
Los carros pueden montar muy diferentes herramientas que a través del intercambio de estas herramientas, el torno puede realizar gran cantidad de operaciones, como el refrentado, desbarbado, roscado o taladrado, entre otras.
Otras partes importantes de un torno son las siguientes:

  • Bancada: se trata de un zócalo que sirve de apoyo y guía a las demás partes móviles del torno.
  • Cabezal fijo o plato: caja que aporta el movimiento a la pieza a mecanizar.
  • Carro: se compone de movimiento en eje x y en eje z.
  • Charriot: elementos como los platos y las lunetas con diferentes sistemas de agarre que permiten el ajuste de las barras a mecanizar. Es fundamental un adecuado ajuste y centrado de las barras para asegurar que el mecanizado de la pieza se realiza de acuerdo a lo deseado. Este ajuste requiere de un buen conocimiento y práctica en el montaje de este tipo de máquinas.

Mecanizado partes de un torno paralelo
El arranque de virutas se produce por medio del contacto de las herramientas con el metal, sin embargo son unas piezas situadas en los extremos de éstas, las que entran en contacto con el metal, son las plaquitas.
Hay muchos tipos diferentes de plaquitas, debiendo elegir entre unas u otras, dependiendo de la dureza del material que vayamos a trabajar o la forma concreta que queramos dar a la pieza. Un buen conocimiento de las propiedades del metal a mecanizar, así como de la propia pieza a realizar, no permitirá elegir aquellas plaquitas más adecuadas en cada caso.

Programación de las operaciones de mecanizado

La programación de las operaciones de mecanizado es otro aspecto clave un correcto mecanizado. Una pieza es fruto de numerosas operaciones sucesivas que irán dando la forma definitiva al metal, así durante la programación deberemos ajustar las diferentes operaciones hasta conseguir las formas deseadas; aspectos como la velocidad de corte, el movimiento de avance o la profundidad de pasada serán solo algunos de los aspectos tecnológicos a considerar.
A diferencia de los tornos paralelos, en los tornos por control numérico (CNC), la propia operación de mecanizado se realiza de forma automática tras haber introducido el programa de mecanizado. A través de una consola, el operario controla en todo momento, el mecanizado de la pieza. En los tornos de control numérico (CNC) podemos encontrar elementos comunes a los tornos paralelos como son los platos, las garras de ajustes o los carros, así como los conductos de refrigeración. Mediante un líquido refrigerante, conseguimos rubricar tanto las herramientas de corte como la propia pieza logrando una mayor calidad en la superficie mecanizada y una mayor duración de la herramienta. Las taladrinas, como se conoce este tipo de fluido, son generalmente aceites minerales a los que se añaden productos químicos a fin de mejorar sus prestaciones.
En los tornos de control numéricos (CNC) destacan los platos portaherramientas, donde pueden ir ubicadas un mayor número de herramientas que en los tornos paralelos. El cambio de herramientas se realiza de forma automática, de acuerdo al programa de mecanizado con lo que logramos una gran versatilidad.
Como en cualquier operación de mecanizado, la velocidad de corte, la profundidad de pasada o el avance de trabajo de la herramienta serán conceptos que deberemos tener en cuenta a la hora de elaborar el programa de mecanizado.
Los centros de mecanizado son máquinas muy completa que permiten realizar piezas con unos niveles de acabado muy elevados, gracias a las posibilidades que ofrecen. AL trabajar en 3 y hasta 5 ejes, son máquinas que permiten realizar operaciones con múltiples herramientas intercambiables de forma automática.

Proceso de mecanizado

El proceso de mecanizado se realiza a través de una herramienta situada en un cabezal que se mueve en vertical sobre el eje z. La pieza a mecanizar, ajustada mediante mordazas a un plato situado sobre una bancada realizarán los movimientos sobre los otros dos ejes x e y, completando así los movimientos que tienen lugar durante el mecanizado. Por medio de diferentes operaciones, las herramientas van desgastando la pieza, dándole la forma deseada. A pesar de las posibilidades que ofrecen las máquinas de control numérico, en ocasiones no es posible realizar acabados como los perfiles y cantos a escuadra.
En estos casos, recurrimos a máquinas de erosión por penetración, como las máquinas de erosión electrolíticas. Estas máquinas mecanizan el material, no por la acción de fricción de la herramienta sino mediante un proceso físico por el cual se consigue la forma deseada. Previamente deberemos haber fabricado un electrodo que será la pieza que dará la forma deseada al material. Por diferencia de amperajes, entre el electrodo que actuará como parte positiva y el propio material que actuará como masa, conseguiremos que el electrodo se coma a pieza hasta darle la forma deseada. El electrodo, generalmente de cobre o grafito al contacto con el metal va desgastándolo de forma que adquiera la forma deseada. Este proceso se utiliza con mucha frecuencia para acabados de piezas así como en la elaboración de matrices y moldes.