El torno-fresado usa una herramienta rotativa mientras la pieza rota

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Cómo aplicar el torno-fresado

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El torno-fresado puede ser un término ambiguo. Los centros de torneado con capacidades de herramientas rotativas algunas veces son llamados máquinas torno-fresa. Pero al mismo tiempo, hay una operación metalmecánica específica realizada en esas máquinas cuya denominación correcta debe ser torno-fresado, ya que implica cortar con una herramienta rotativa de fresar mientras la pieza también está rotando.

Por muchas razones un taller puede desear mecanizar de esta manera. Una es el control de virutas. Tratar con corte interrumpido es la otra. Por lo menos un proveedor de herramientas de corte -Sandvik Coromant- ha visto que el torno-fresado se utiliza ahora tan frecuentemente, que ha desarrollado herramientas de corte específicas para esta operación. El especialista de producto de Sandvik, Jim Grimes, quien suministró la información para este artículo, dice que con el uso cada vez más frecuente de sofisticados tornos multitarea, el torno-fresado ya no puede considerarse una manera inusual de cortar. En muchos casos, los usuarios actuales de máquinas torno-fresa podrían pensar en este estilo de corte cuando luchan con el torneado estándar.

Cuándo torno-fresar
He aquí algunos retos específicos que el torno-fresado puede afrontar:

Altas tasas de remoción de metal. Si una pieza torneada requiere que le sea removida una gran cantidad de material, el torno-fresado puede estar en capacidad de hacerlo más eficientemente.

Cortes interrumpidos. Las herramientas de tornear tienden a no trabajar bien en cortes interrumpidos, pero una herramienta de fresar puede hacerlo mucho mejor. Un corte de fresado es, por definición, un corte interrumpido. En la región de la pieza de trabajo donde el corte se interrumpe, puede tener sentido cambiar de torneado a torno-fresado.

Virutas largas. El 'nido de pájaro' producido por las virutas largas en algunos materiales no se formará si la pieza es torno-fresada en lugar de fresada. Una consecuencia inherente al corte interrumpido de fresado es que las virutas son partidas en pequeños pedazos.

Ejes flexibles. Cuando la pieza que se va a tornear es larga, esbelta y no tiene apoyos intermedios, el torno-fresado puede prevenir su flexión. Comparado con el torneado, el fresado puede remover material con menor presión de herramienta.

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Vida de la herramienta. En metales duros de mecanizar, un solo inserto de tornear puede no estar en capacidad de proporcionar una vida de herramienta suficiente para terminar el corte. Una herramienta de fresar puede cortar más tiempo, porque tiene múltiples insertos sobre los cuales dividir la carga. Al realizar el corte completo, la herramienta de fresar elimina los riesgos involucrados en el cambio de herramientas en la mitad de la operación.

Diámetros excéntricos o formas desiguales. El movimiento radial (eje X) del cortador de fresado puede ser coordinado con la rotación de la pieza para mecanizar perfiles diferentes de círculos perfectos. La misma Sandvik utiliza esta técnica para desbastar la forma cónica de tres lóbulos de sus portaherramientas Capto. El mismo principio -la herramienta de fresar en movimiento hacia fuera y adentro mientras la pieza de trabajo gira- también puede ser utilizado para generar rasgos fuera de centro sin tener que cambiar el montaje. El pin descentrado de un cigüeñal puede ser un ejemplo de esto. (El video en línea asociado con este artículo -véase la caja 'Aprenda más' para encontrarlo- muestra este corte fuera de centro en acción).

Técnica de torno-fresado
El torno-fresado no es particularmente exigente para la máquina-herramienta pero, como mínimo, el proceso requiere el movimiento del eje Y.

La rotación de la pieza de trabajo proporciona el movimiento del eje C con el que se obtiene la velocidad de avance del cortador de fresado. En otras palabras, en lugar de sfm (pies cuadrados por minuto), la velocidad de rotación es escogida para unas ipm (pulgadas por minuto) particulares. Esto significa que la velocidad de la pieza de trabajo en torno-fresado es mucho más lenta que las típicas del torneado.

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El movimiento del eje Y es necesario porque el cortador de fresado tiene que hacer la mayoría del corte fuera de centro. La herramienta no puede mecanizar la pieza al tamaño, si está centrada -cuando la línea central de la herramienta intersecta al eje de rotación de la pieza- porque entonces la herramienta cortaría con la mitad de su cara y no con sus bordes. Para asegurar que los bordes de corte hagan su trabajo correctamente, la línea central de la herramienta debe estar desfasada del eje de rotación de la pieza Åº del diámetro del cortador.

Un problema al cortar de esta manera ocurre cuando la herramienta llega a un hombro o al lado de una ranura. La herramienta fuera de centro deja detrás de ella una esquina redondeada.

Para lograr un hombro agudo, el cortador debe hacer una segunda pasada. El offset es eliminado entonces, de tal manera que la herramienta regresa a la posición centrada en Y. Esta segunda pasada no realiza remoción de material, excepto la necesaria para retirar el material de la esquina.

Una realidad en el torno-fresado son los errores de forma. Fresar de una manera circular, a lo largo de una circunferencia, inevitablemente deja protuberancias regularmente espaciadas en la superficie. Este error no puede ser eliminado de manera total, pero puede ser controlado mediante insertos raspadores (wiper). Un inserto raspador es un inserto que sigue a lo largo de la parte posterior del borde de corte, extendiéndose un poco más allá dentro del material para suavizar la superficie recién cortada.

Grimes dice que los desarrollos realizados por su compañía en herramientas para torno-fresado se han centrado en el diseño de raspadores. El raspador hace controlable el error de protuberancias, porque unas fórmulas asociadas con cada raspador particular, les permiten a los usuarios adaptar los parámetros de su torno-fresado para lograr un nivel de error aceptable.

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Fuerza y deflexión
Una herramienta equipada con raspador constituye un escariador de cuerpo sólido cuyo efecto raspador se basa en que dos de las cuatro estrías profundizan más dentro de la pieza. Un beneficio secundario de este diseño de herramienta es que redirige la fuerza de corte de una manera beneficiosa. En el torno-fresado, mientras el trabajo rota para encontrarse con la herramienta, parte de la fuerza de corte se dirige a lo largo del eje de la herramienta. El tener sólo dos estrías activas en la parte inferior reduce este componente axial de la fuerza, de tal manera que más de la fuerza de corte actúa en la dirección radial de la herramienta.

El hecho de que este cambio sea benéfico indica qué tan diferente es el torno-fresado del fresado en general. En una aplicación de fresado estándar, dirigir las fuerzas a lo largo del eje de la herramienta puede ser provechoso. La pieza está bien soportada en esa dirección. Pero en el torno-fresado, donde la pieza puede ser muy larga, esbelta y soportada tan sólo en los extremos, la componente de la fuerza en la dirección axial representa el mayor riesgo de un castañeo peligroso. Hacer un mejor uso de las fuerzas en esta aplicación implica tener un diseño diferente de la herramienta.