Torneado en mecanizado: Definición, tipos y operaciones clave

¿Qué es el torneado?

El torneado es un proceso de mecanizado en el que una herramienta de corte, típicamente una plaquita no rotativa, describe una trayectoria helicoidal moviéndose más o menos linealmente mientras la pieza gira.

Generalmente el término "torneado" se reserva para la generación de superficies externas mediante esta acción de corte, mientras que la misma acción esencial aplicada a superficies internas se llama "mandrinado".

Así, la frase "torneado y mandrinado" categoriza la familia más amplia de procesos conocidos como torneado en torno. El corte de caras en la pieza, ya sea con herramienta de torneado o mandrinado, se llama "refrentado" y puede agruparse en cualquiera de las dos categorías como subconjunto.

El torneado puede hacerse manualmente con un torno convencional que requiere supervisión continua del operador, o con un torno automatizado que no la necesita. Hoy el tipo más común de automatización es el control numérico computarizado (CNC).

Al tornearse, la pieza (madera, metal, plástico o piedra) gira y una herramienta de corte se mueve en 1, 2 o 3 ejes para crear diámetros y profundidades precisas. Puede hacerse en el exterior del cilindro o en el interior (también conocido como taladrado) para producir componentes tubulares con diversas geometrías.

Aunque raro hoy, los tornos antiguos podían incluso hacer figuras geométricas complejas, incluso sólidos platónicos; desde la llegada del CNC se ha vuelto poco común usar control de trayectoria no computarizado para este propósito.

Los procesos de torneado se realizan típicamente en un torno, considerado la más antigua de las máquinas herramienta, pudiendo ser de varios tipos: torneado recto, cónico, perfilado, ranurado exterior, etc.

Con este proceso se pueden producir diferentes formas de material: rectas, cónicas, curvas o ranuradas. En el torneado se usa generalmente corte de punta simple. Cada grupo de materiales de pieza tiene un conjunto óptimo de ángulos de herramienta desarrollados con los años.

Los residuos metálicos del torneado se conocen como virutas (América del Norte) o rebaba (Reino Unido). En algunas zonas se les llama torneaduras.

Proceso de torneado

El torneado es una forma de mecanizado, un proceso de eliminación de material, usado para crear piezas rotacionales cortando material no deseado. Requiere una máquina de torneado o torno, pieza, útil y herramienta de corte.

La pieza es un material preformado sujeto al útil, que a su vez se fija a la máquina de torneado y gira a alta velocidad. La herramienta es típicamente de punta simple, también fijada en la máquina, aunque algunas operaciones usan herramientas multipunto.

La herramienta avanza sobre la pieza giratoria y elimina material en forma de pequeñas virutas para crear la forma deseada.

El torneado produce piezas rotacionales, típicamente simétricas respecto al eje, con muchas características: agujeros, ranuras, roscas, conos, escalones de diámetro variado e incluso superficies contorneadas. Las piezas fabricadas completamente por torneado suelen incluir componentes usados en cantidades limitadas, quizás para prototipos, como ejes y tornillos de diseño personalizado.

El torneado también se usa comúnmente como proceso secundario para añadir o refinar características en piezas fabricadas con otro proceso. Debido a las altas tolerancias y acabados que ofrece, es ideal para añadir características rotacionales de precisión a una pieza cuya forma básica ya está formada.

Operaciones de torneado

El torneado es la operación de torno más común. Durante el proceso, una herramienta elimina material del diámetro exterior de una pieza giratoria. El objetivo principal es reducir el diámetro a la dimensión deseada. Hay dos tipos: desbaste y acabado.

Se pueden realizar diversas operaciones durante el ciclo para obtener la forma deseada. Estas se clasifican como externas o internas.

Las operaciones externas cambian el diámetro exterior, mientras que las internas cambian el interior. Las siguientes operaciones se definen por el tipo de herramienta y la trayectoria para eliminar material.

Operaciones específicas de torneado (Externas)

• Torneado. Una herramienta de punta simple avanza axialmente a lo largo del lateral de la pieza, eliminando material para formar escalones, conos, chaflanes y contornos. Estas características se mecanizan típicamente a pequeña profundidad radial de corte y se requieren múltiples pasadas hasta alcanzar el diámetro final.
• Torneado cónico. Produce una forma cilíndrica que disminuye gradualmente en diámetro de un extremo a otro.
• Torneado en duro. Tipo de torneado en materiales con dureza Rockwell C mayor a 45. Se realiza típicamente tras el tratamiento térmico. Pretende sustituir o limitar operaciones de rectificado tradicionales. Para pura eliminación de material, compite favorablemente con el rectificado en desbaste. Sin embargo, para acabado donde forma y dimensión son críticas, el rectificado es superior.
• Refrentado. Una herramienta de punta simple avanza radialmente a lo largo del extremo de la pieza, eliminando una capa fina para proporcionar una superficie plana y lisa. La profundidad, típicamente muy pequeña, puede mecanizarse en una sola pasada o mediante varias pasadas con menor profundidad axial.
• Corte/Parting. Similar al ranurado, una herramienta de corte de punta simple avanza radialmente hacia el lateral de la pieza hasta alcanzar el centro o diámetro interior, separando o cortando una sección de la pieza.
• Ranurado. Una herramienta de punta simple avanza radialmente hacia el lateral, cortando una ranura de ancho igual a la herramienta. Múltiples cortes pueden formar ranuras más anchas y herramientas de forma especial crean geometrías variables.

Operaciones no específicas (Internas)

• Mandrinado. Una herramienta entra axialmente y corta a lo largo de una superficie interna para formar escalones, conos, chaflanes y contornos. Es una herramienta de punta simple ajustable al diámetro deseado con cabezal de mandrinar regulable. Comúnmente se hace tras taladrar para agrandar el diámetro o lograr dimensiones más precisas.
• Taladrado. Elimina material del interior de la pieza. Usa brocas estándar sujetas en el contrapunto o torreta del torno. Puede hacerse con taladradoras separadas.
• Moleteado. Corte de un patrón serrado en la superficie de una pieza para usar como agarre o mejora visual con herramienta especial de moleteado.
• Alesado. Operación de dimensionado que elimina una pequeña cantidad de metal de un orificio ya taladrado. Para hacer orificios internos de diámetros muy precisos. Ejemplo: orificio de 6 mm taladrado con broca de 5,98 mm y luego alesado a dimensiones exactas.
• Roscado. Una herramienta de roscar de punta simple, típicamente con nariz puntiaguda de 60°, avanza axialmente a lo largo del lateral, cortando roscas en la superficie exterior. Las roscas pueden cortarse a longitud y paso especificados y pueden requerir múltiples pasadas.
• Torneado poligonal. En el que se mecanizan formas no circulares sin interrumpir la rotación de la materia prima.

Parámetros de corte

Al tornearse, la velocidad y movimiento de la herramienta se especifican mediante varios parámetros. Estos se seleccionan para cada operación según material de pieza, material de herramienta, tamaño de herramienta, etc.

• Avance de corte – Distancia que avanza la herramienta o pieza durante una revolución del husillo, medida en pulgadas por revolución (IPR). En algunas operaciones la herramienta avanza sobre la pieza y en otras la pieza avanza sobre la herramienta. Para herramienta multipunto, el avance de corte también equivale al avance por diente (IPT) multiplicado por el número de dientes.
• Velocidad de corte – Velocidad de la superficie de la pieza relativa al filo de la herramienta durante un corte, medida en pies por minuto (SFM).
• Velocidad del husillo – Velocidad rotacional del husillo y la pieza en revoluciones por minuto (RPM). La velocidad del husillo iguala a la velocidad de corte dividida por la circunferencia de la pieza donde se hace el corte. Para mantener velocidad de corte constante, la velocidad del husillo debe variar según el diámetro del corte. Si el husillo se mantiene constante, la velocidad de corte variará.
• Velocidad de avance – Velocidad del movimiento de la herramienta relativa a la pieza mientras corta. Medida en pulgadas por minuto (IPM), es el producto del avance de corte (IPR) y la velocidad del husillo (RPM).
• Profundidad axial de corte – Profundidad de la herramienta a lo largo del eje de la pieza al cortar, como en refrentado. Una gran profundidad axial requerirá bajo avance, o resultará en alta carga en la herramienta y reducirá su vida. Por eso, una característica se mecaniza típicamente en varias pasadas.
• Profundidad radial de corte – Profundidad de la herramienta a lo largo del radio de la pieza al cortar, como en torneado o mandrinado. Una gran profundidad radial requerirá bajo avance, o resultará en alta carga y reducirá la vida de la herramienta. Por eso, una característica se mecaniza a menudo en varios pasos.

Utillaje

Los diversos ángulos, formas y tamaños de una herramienta de punta simple están directamente relacionados con la superficie resultante de la pieza durante el mecanizado. Existen diferentes ángulos: ángulo de ataque, ángulo de ataque lateral, ángulo de filo, ángulo de despeje, radio de punta, que pueden variar respecto a la pieza.

También hay muchas formas de herramientas de punta simple como en V y cuadradas. Un portaherramientas especial suele usarse para sujetar la herramienta durante la operación.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el torneado?

El torneado es un proceso de mecanizado en el que una herramienta de corte, típicamente una plaquita no rotativa, describe una trayectoria helicoidal moviéndose más o menos linealmente mientras la pieza gira.

¿Qué es el proceso de torneado?

El torneado es una forma de mecanizado, un proceso de eliminación de material, usado para crear piezas rotacionales cortando material no deseado. Requiere una máquina de torneado o torno, pieza, útil y herramienta de corte.