Cálculo de velocidad de giro en mecanizado

La velocidad de corte (Vc) es la velocidad lineal relativa entre el filo de corte de la herramienta y la superficie de la pieza de trabajo. Este parámetro es dependiente del material a mecanizar, del material de la herramienta (por ejemplo, metal duro o acero rápido) y de las condiciones de refrigeración.

Una Vc inadecuada puede provocar fallos prematuros:

• Velocidad excesiva: Provoca un desgaste térmico acelerado del filo, pudiendo llegar a la deformación plástica de la herramienta o al quemado de la pieza.
• Velocidad insuficiente: Origina una baja productividad, vibraciones indeseadas (chatter) y problemas en la formación de la viruta, lo que compromete la precisión dimensional.

Según datos técnicos de fabricantes como Sandvik Coromant, la selección de una Vc óptima puede incrementar la vida útil de la herramienta hasta en un 30% en condiciones controladas.

Para obtener las revoluciones por minuto (n) necesarias en una máquina-herramienta, se utiliza una fórmula estandarizada que relaciona la Vc con el diámetro de la superficie que está girando.

La fórmula básica es:

$$n = \frac{Vc \times 1000}{\pi \times D}$$

Donde:

• n: Velocidad de giro (RPM).
• Vc: Velocidad de corte (m/min), obtenida de las tablas de recomendación del fabricante de la herramienta.
• D: Diámetro de la herramienta (en fresado) o diámetro de la pieza (en torneado), medido en milímetros (mm).
• 1000: Factor de conversión para ajustar las unidades de metros a milímetros.
• π (Pi): Constante matemática (aprox. 3,1416).

Diferencias según el proceso de mecanizado

Es vital distinguir qué elemento es el que rota en el proceso:

En empresas especializadas como Izadi Mecanizados, la precisión en este cálculo permite optimizar procesos complejos, asegurando que cada operación de mecanizado de grandes dimensiones o tallado de engranajes cumpla con las tolerancias exigidas en los planos de taller.

El cálculo teórico es solo el punto de partida. En la práctica, el programador debe considerar factores adicionales que influyen en el resultado final:

1. Rigidez del sistema: Una máquina con baja rigidez o un voladizo excesivo de la herramienta obligará a reducir la Vc teórica para evitar vibraciones.
2. Estado de la máquina: La potencia del husillo y las limitaciones de RPM máximas de la máquina-herramienta pueden restringir los valores calculados.
3. Normativa ISO: La gestión de la información de las herramientas de corte se rige por la norma ISO 13399, que estandariza los parámetros para que los sistemas de software (como los sistemas CAM - Computer-Aided Manufacturing) puedan procesar los datos de forma neutra y precisa.
4. Acabado superficial: La rugosidad resultante está directamente relacionada con la combinación de la velocidad de giro y el avance por diente o por revolución.

Ejemplo práctico de cálculo

Si deseamos fresar una pieza de acero con una fresa de metal duro de 50 mm de diámetro, y el fabricante de la herramienta recomienda una Vc de 150 m/min:

1. Aplicamos la fórmula: $n = (150 \times 1000) / (3,1416 \times 50)$
2. Calculamos el denominador: $3,1416 \times 50 = 157,08$
3. Resultado: $150.000 / 157,08 \approx 954,9$ RPM.
4. Ajuste: En la máquina, seleccionaríamos el valor más cercano disponible, en este caso, 955 RPM.

• ISO 13399: Información sobre herramientas de corte^[1]
• UNE: Asociación Española de Normalización^[2]
• Guía de parámetros de corte de Sandvik Coromant^[3]