Dominar el Fresado: Velocidades, Avances y Técnicas de Roscado

Objetivo

Al completar esta unidad, debería ser capaz de:

• Identificar y seleccionar configuraciones y operaciones de fresadora vertical para una variedad de tareas de mecanizado.
• Seleccionar una velocidad de corte adecuada para diferentes tipos de materiales.
• Calcular velocidades de corte y avances para operaciones de fresado de extremo.
• Explicar cómo configurar correctamente el roscado con avance automático (power feed tapping).

Velocidad de Corte (Cutting Speed)

La velocidad de corte se define como la velocidad en el borde exterior de la herramienta mientras está cortando. Esto también se conoce como velocidad superficial. La velocidad superficial, los pies superficiales y el área superficial están directamente relacionados. Si dos herramientas de diferentes tamaños giran a las mismas revoluciones por minuto (RPM), la herramienta mayor tiene una mayor velocidad superficial. La velocidad superficial se mide en pies superficiales por minuto (SFM). Todas las herramientas de corte funcionan bajo el principio de pies superficiales. Las velocidades de corte dependen principalmente del tipo de material que está cortando y del tipo de herramienta de corte que está usando. La dureza del material de la pieza tiene mucho que ver con la velocidad de corte recomendada. Cuanto más duro el material de la pieza, más lenta la velocidad de corte. Cuanto más blando el material de la pieza, más rápida la velocidad de corte recomendada (Ver Figura 1).

Acero Hierro Aluminio Plomo

Figura 1: Aumento de la Velocidad de Corte según dureza del material de la pieza

La dureza del material de la herramienta de corte también tendrá mucho que ver con la velocidad de corte recomendada. Cuanto más dura la broca/fresa, más rápida la velocidad de corte. Cuanto más blanda la broca/fresa, más lenta la velocidad de corte recomendada (Ver Figura 2).

Acero al Carbono Acero de Alta Velocidad (HSS) Carburo

Figura 2: Aumento de la Velocidad de Corte según dureza de la herramienta de corte

Tabla 1: Velocidades de Corte para Tipos de Material

Tipo de Material	Velocidad de Corte (SFM)
Acero bajo en carbono	40-140
Acero medio en carbono	70-120
Acero alto en carbono	65-100
Acero de libre mecanizado	100-150
Acero inoxidable, C1 302, 304	60
Acero inoxidable, C1 310, 316	70
Acero inoxidable, C1 410	100
Acero inoxidable, C1 416	140
Acero inoxidable, C1 17-4, pH	50
Acero aleado, SAE 4130, 4140	70
Acero aleado, SAE 4030	90
Acero para herramientas	40-70
Hierro fundido–Regular	80-120
Hierro fundido–Duro	5-30
Hierro fundido gris	50-80
Aleaciones de aluminio	300-400
Aleación de níquel, Monel 400	40-60
Aleación de níquel, Monel K500	30-60
Aleación de níquel, Inconel	5-10
Aleaciones base cobalto	5-10
Aleación de titanio	20-60
Titanio sin alear	35-55
Cobre	100-500
Bronce–Regular	90-150
Bronce–Duro	30-70
Circonio	70-90
Latón y Aluminio	200-350
No metálicos sin silicio	100-300
No metálicos con silicio	30-70

Velocidad del Husillo (Spindle Speed)

Una vez determinado el SFM para un material y herramienta dados, el husillo puede calcularse ya que este valor depende de la velocidad de corte y el diámetro de la herramienta.

RPM = (VC × 4) / D

Donde:

• RPM = Revoluciones por minuto.
• VC = Velocidad de corte en SFM.
• D = Diámetro de la herramienta en pulgadas.

Avance de Fresado (Milling Feed)

El avance (milling machine feed) se define como la distancia en pulgadas por minuto que la pieza se mueve hacia la fresa.

En las fresadoras que tenemos aquí en LBCC, el avance es independiente de la velocidad del husillo. Esto es una buena disposición y permite avances más rápidos para fresas grandes que giran lentamente.

La velocidad de avance usada en una fresadora depende de los siguientes factores:

1. La profundidad y ancho de corte.
2. El tipo de fresa.
3. El filo de la fresa.
4. El material de la pieza.
5. La resistencia y uniformidad de la pieza.
6. El acabado requerido.
7. La precisión requerida.
8. La potencia y rigidez de la máquina, el dispositivo de sujeción y la configuración del utillaje.

Avance por Diente (Feed per Tooth)

El avance por diente es la cantidad de material que debe remover cada diente de la fresa al girar y avanzar en la pieza.

A medida que la pieza avanza hacia la fresa, cada diente de la fresa avanza en la pieza una cantidad igual produciendo virutas de espesor igual.

Este espesor de viruta o avance por diente, junto con el número de dientes en la fresa, forman la base para determinar la velocidad de avance.

La velocidad de avance ideal para fresado se mide en pulgadas por minuto (IPM) y se calcula con esta fórmula:

IPM = f × N × RPM

Donde:

• IPM = velocidad de avance en pulgadas por minuto
• f = avance por diente
• N = número de dientes
• RPM = revoluciones por minuto

Ejemplo:

Los avances para fresas de extremo usadas en fresadoras verticales van desde 0,001 a 0,002 pulg. de avance por diente para fresas de diámetro muy pequeño en acero, hasta 0,010 pulg. de avance por diente para fresas grandes en piezas de aluminio. Dado que la velocidad de corte para acero dulce es 90, el RPM para una fresa de extremo de alta velocidad de 3/8" y dos filos es:

RPM = VC × 4 / D = 90 × 4 / (3/8) = 360 / 0,375 = 960 RPM

Para calcular la velocidad de avance, seleccionaremos 0,002 pulgadas por diente:

IPM = f × N × RPM = 0,002 × 2 × 960 = 3,84 IPM

Avance de Máquina (Machine Feed)

El movimiento de la máquina que hace que una herramienta de corte corte en o a lo largo de la superficie de una pieza se llama avance.

La cantidad de avance se mide usualmente en milésimas de pulgada en corte de metal.

Los avances se expresan de formas ligeramente diferentes en varios tipos de máquinas.

Las taladradoras que tienen avances automáticos están diseñadas para avanzar el taladro una cantidad dada por cada revolución del husillo. Si ajustamos la máquina para avanzar a 0,006", la máquina avanzará 0,006" por cada revolución del husillo. Esto se expresa como (IPR) pulgadas por revolución.

Procedimientos de Roscado (Tapping Procedures)

Buenas Prácticas:

Uso de Guías de Rosca (Tap Guides)

Las guías de rosca son parte integral para hacer una rosca usable y recta. Al usar el torno o la fresadora, la macho (tap) ya está recta y centrada. Al alinear manualmente un macho, tenga cuidado, ya que una guía de 90° es mucho más precisa que el ojo humano.

Uso de Aceite

Al taladrar y roscar, es crucial usar aceite. Mantiene las brocas sin chirriar, hace el corte más suave, limpia las virutas y mantiene el taladro y la pieza sin sobrecalentar.

Picoteo (Pecking)

El picoteo ayuda a asegurar que las brocas no se sobrecalienten y rompan al usarlas para taladrar o roscar. El taladrado por picoteo implica taladrar parcialmente a través de una pieza, luego retraerla para remover virutas, permitiendo simultáneamente que la pieza se enfríe. Girar la manivela una vuelta completa y luego media vuelta atrás es práctica común. Siempre que la broca o macho se retire, remueva tantas virutas como sea posible y añada aceite a la superficie entre el taladro o macho y la pieza.

Procedimiento de Roscado a Mano (Hand Tapping Procedure)

1. Seleccione un tamaño de broca de la tabla.
   Al elegir un tamaño de macho, esta tabla es el primer lugar donde buscar.

2. Si es necesario, añada un chaflán al agujero antes de roscar.
   Los chaflanes y avellanados son características adicionales que a veces se desean para tornillos. Para mejores resultados, la velocidad del husillo debe estar entre 150 y 250 RPM.
3. Consiga una guía de rosca.
   El agujero está listo para roscar. Para esto, use los machos y bloques guía cerca de las fresadoras manuales. Los bloques guía tendrán varios agujeros para diferentes tamaños de macho. Seleccione el más cercano al tamaño del macho usado y colóquelo sobre el agujero taladrado.
4. Rosquee los hilos.
   Rosquee a picoteos (peck tap) usando las llaves de macho. Aplique presión suave mientras gira la llave una vuelta completa hacia adentro, luego media vuelta hacia afuera. Rosquee a picoteos hasta la profundidad deseada.
5. Complete el roscado.
   Si el macho no avanza más o se ha alcanzado la profundidad deseada, libere la presión sobre el macho; probablemente ha tocado fondo. Retire el macho del agujero. Aplicar más presión probablemente romperá el macho. Cuanto menor el macho, más probable es que se rompa.

Procedimiento de Roscado con Avance Automático (Power Feed Tapping) - Fresadora Vertical

1. El roscado con avance automático es similar al roscado a mano. En lugar de roscar a mano, use la fresadora vertical para roscar la pieza.
2. Antes de iniciar la máquina, cambie la fresadora a engranaje bajo (low gear).
3. Libere el bloqueo del husillo (quill lock) y mueva el husillo (quill) a la posición más baja posible. Esto asegura que hay espacio suficiente para roscar a la profundidad deseada.
4. Encienda el husillo en ADELANTE (FORWARD) y ajuste la velocidad del husillo a 60 RPM.
5. Avance el macho hacia abajo. Cuando el macho agarre la pieza, se auto-alimentará en el agujero.
6. Cuando se haya alcanzado la profundidad deseada, gire rápidamente el interruptor de dirección del husillo de adelante a reversa. Esto invertirá la dirección del macho y lo retirará del agujero. Invertir la dirección en un solo movimiento fluido evitará daños al agujero roscado y al macho.
7. Apague la máquina.
8. Limpie el agujero roscado, el macho y la máquina de avance automático antes de irse.

PRUEBA DE LA UNIDAD

1. Explique las velocidades de corte para materiales más duros y más blandos.
2. ¿Cuál es la velocidad de corte para Acero para Herramientas y Aluminio?
3. Calcule el RPM para una fresa de extremo HSS de ½ pulg. de diámetro para mecanizar aluminio.
4. Calcule la velocidad de avance para una herramienta de tres filos. Use el RPM de la Pregunta 3.
5. Calcule el RPM para una fresa de extremo HSS de ¾ pulg. de diámetro para mecanizar bronce.
6. Calcule la velocidad de avance para una fresa de extremo de carburo de ½ pulg. de diámetro y dos filos para mecanizar acero bajo en carbono.
7. ¿Cuál es el propósito del picoteo (pecking) al usarlo para taladrar o roscar?
8. Seleccione un tamaño de broca adecuado para macho 5/16 – 24.
9. ¿Por qué se usan fluidos de corte?
10. Describa la diferencia entre roscado a mano y roscado con avance automático.