calidad superficial

2.4. Aspereza superficial y selección de datos

Los factores a determinar en una operación de mecanizado son:
1. El avance
2. La velocidad de rotación del husillo
3. El encaje axial

La variación de estos factores nos determinará la calidad superficial obtenida en la operación. Es por esto que el requerimiento de calidad superficial será lo que nos determine el valor de estos factores. Porejemplo, para una buena calidad superficial se requiere de una velocidad de corte alta, un avance pequeño y baja profundidad de corte.

La nomenclatura de las distintas calidades superficiales es:
 = calidad muy buena, en la práctica no hay requerimientos de tanta calidad
 = calidad buena, bastante común
 = calidad regular, bastante común
 = calidad mala, no es usadaLa aspereza superficial conlleva ciertas variables de interés, las cuales son:
Rt : Altura máxima de la rugosidad
Ra : Rugosidad media aritmética
Rms : Rugosidad media geométrica

Esto se aprecia en la siguiente figura.








Fig. 2.32

Los valores comunes para Ra se presentan en el cuadro 2.5.

Operación
Ra (m)
Rectificado
0,05  2,5
Torneado herramienta diamante
0,1  1,0
Fresa ytorno convencional
> 1,0
Cuadro 2.5
Para casos particulares se usan valores dados de Ra o Rt, sacados de tablas específicas dada una calidad superficial esperada.

2.4.1 Operaciones en torno

En el torno, el acabado superficial depende del avance y del radio de la herramienta. Se definen dos criterios:

(2.40)

(2.41)

, donde f es el avance y r es el radio de laherramienta.

De tablas, y dada una calidad superficial, se obtiene el Rt o Ra, y luego de la ecuación 2.40 o de la 2.41 se despeja el avance.
Para obtener el encaje axial, si éste no está dado, se puede usar la siguiente relación en el caso de desbaste:

4 * f < ap < 10 * f

, se recomienda usar ap = 5 * f.

Para obtener la velocidad de corte usaremos, por el momento, la ecuación de Taylor. En elcapítulo 2.5 agregaremos otras consideraciones para efectuar cálculos más ajustados a la realidad.

Para determinar la velocidad de rotación del husillo se tiene la siguiente ecuación:

(2.42)

Finalmente, no debemos olvidar de chequear si la potencia del torno es suficiente para la operación, considerando una eficiencia de un 70 % para éste.

El cuadro 2.6 muestra una combinación deavances y encajes axiales, para hacernos una idea de los rangos en los cuales debemos trabajar.




Terminación
f (mm/rev)
ap (mm)
Super acabado
0,05  0,15
0,25  2,0
Acabado
0,1  0,3
0,5  2,0
Desbaste ligero
0,2  0,5
2,0  4,0
Desbaste
0,4  1,0
4,0  10,0
Desbaste pesado
 1,0
6,0  20,0
Cuadro 2.6


Ahora se presentará un ejemplo de algunos cálculos para una operación de torneado.

Problema:Realizar una operación de torneado a un acero aleado de dureza Brinell 300, la terminación superficial requerida es Ra = 5,8 m. El radio de la herramienta es 1,2 mm. Se usa una herramienta de carburo, kr = 90°, y se pretende una vida útil de 30 minutos.

a) Determinación del avance:
En este caso no debemos entrar a tablas ya que implícitamente nos dan una calidad superficial ; con el datoRa = 5,8 m y la ecuación 2.41:

, tenemos f = 0,466 (mm/rev).

Si solo nos hubieran dado la calidad superficial , de tablas hubiésemos obtenido Rt = 25 m, y con la ecuación 2.40:

, se tiene f = 0,489 (mm/rev).

b) Determinación del encaje axial:
Se usará ap = 5 * f = 2,33 mm.

c) Determinación de la velocidad de corte:
Como se pretende una vida útil de 30 minutos y usando la relación deTaylor:



con:
n = 0,3
t = 30 minutos
Vr = 3 m/s, de tablas
tr = 1 minuto

, se obtiene V = 1,081 m/s.

d) Revisión de la potencia:
Sabemos que Pw = ps * Zw, con Zw = f * ap * Vavm.

De tablas se obtiene ps, para lo cual necesitamos ac, y tenemos que:

= 0,466 mm.  ps = 3 GJ/m3

Reemplazando, Pw = 3521,18 W = 4,72 hp.

2.4.2 Operaciones en fresa

Para la fresa se definen como...