Clase de Mecanizado

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Procesos y equipos 
convencionales de mecanizado
MC3612 PROCESOS DE FABRICACIÓN II
Ing. Suhail Marval
Los materiales en la manufactura
La mayor parte de los materiales para la ingeniería se clasifican en una 
de tres categorías básicas: 
1) Metales 
2) Cerámicos
3) Polímeros
4) Compuestos 
Sus características químicas son diferentes, sus propiedades mecánicas y físicas no se parecen y afectan los 
procesos de manufactura de forma diferente.
Metales 
Los metales que se emplean en la manufactura, generalmente son 
aleaciones que están compuestas por dos o mas elementos, con al 
menos uno en forma metálica. 
Metales ferrosos: se basan en el hierro, ,el grupo incluye acero y hierro colado. Dichos metales constituyen el grupo
comercial más importante el hierro puro tiene un uso comercial limitado.
Metales no ferrosos: incluyen los demás elementos metálicos y sus aleaciones. Entre ellos están el aluminio, cobre, oro, 
magnesio, níquel, plata, estaño, titanio, zinc y otros metales. 
Cerámicos
Compuesto que contiene elementos metálicos (semimetálicos) y no
metálicos. Los elementos no metálicos más comunes son oxígeno,
nitrógeno y carbono.
Dentro de ellos están la arcilla, sílice, alúmina, carburos (carburos
metálicos por ejemplo: de tungsteno y titanio) que se usan para
herramientas de corte, nitruros (de titanio y boro) que se usan para
materiales de herramientas de corte y abrasivos para rectificar.
Polímeros 
Son macromoléculas unidas mediante enlaces covalentes y tienen 
unidades estructurales repetidas. 
Polímeros termoplásticos: pueden sujetarse a ciclos múltiples de
calentamiento y enfriamiento sin que se altere en forma sustancial la
estructura molecular del polímero.
Polímeros termoestables: sufren una transformación química donde se
obtiene una estructura rígida luego de haberse enfriado. Incluyen fenoles,
resinas amino y epóxicas.
Procesos de Manufactura
Los procesos de manufactura se dividen en dos tipos básicos: 
1) las operaciones del proceso y 2) las de ensamblado.
Una operación del proceso hace que un material de trabajo pase de un estado de acabado a otro
más avanzado que está más cerca del producto final que desea. Se agrega valor cambiando la
geometría, las propiedades o la apariencia del material de inicio.
Operación de ensamblado: une dos o más componentes a fin de crear una entidad nueva, llamada
ensamble o subensamble.
Maquinabilidad
La maquinabilidad de un material se define por lo general en términos de
cuatro factores:
1. El acabado superficial y la integridad superficial de la parte maquinada.
2. La vida útil de la herramienta.
3. La fuerza y potencia requeridas.
4. El nivel de dificultad de control de la viruta.
Entonces, una buena maquinabilidad indica:
Un buen acabado superficial y una buena integridad superficial, una larga
vida útil de la herramienta y bajos requerimientos de fuerza y de potencia.
Por lo que se refiere al control de la viruta.
Operaciones de procesamiento
• Utiliza energía para modificar:
1) La forma
2) Las propiedades físicas o apariencia de las piezas.
Con la finalidad de agregar valor al material.
Se distinguen 3 categorías de operaciones de procesamiento: 
Operaciones de procesamiento
Operaciones de formado
Operaciones de mejoramiento de una propiedad
Operaciones de procesamiento de una superficie
Operaciones de formado: alteran la geometría del material inicial de trabajo por medio de varios métodos. Los 
procesos más usados son moldeado, la forja y el maquinado.
Operaciones de mejoramiento de una propiedad: agregan valor al material con la mejora de sus propiedades 
físicas sin cambio de forma. Ejemplo: tratamiento térmico.
Operaciones de procesamiento de superficie: se ejecutan para limpiar, tratar, recubrir o depositar material sobre 
la superficie externa de la pieza. Ejemplos: recubrimientos como el cromado y el pintado. Dentro de los procesos 
de formado están remoción de materiales, deformación, etc. Y dentro de los procesos de mejoramiento de 
superficie se encuentran recubrimiento y deposición de una película delgada, galvanoplastia y anodización, 
recubrimientos, deposición química y física de vapor, entro otras. 
Operaciones de procesamiento
 Procesos de formado
Procesos de 
deformación: en los que 
el material con que se 
comienza es un sólido 
dúctil que se deforma 
para crear una pieza. 
Formado de una pieza
Procesos de remoción de material: 
se retira material de modo que la 
pieza resultante tenga la geometría 
que se busca.
Procesos de moldeado: el material 
de partida en un líquido calentado 
que se enfría y solidifica para formar 
la geometría de la pieza.
Procesos de sinterizado o 
procesamiento de partículas: en los 
que el material de partida son polvos, 
que se forman y calientan con la 
geometría deseada. 
Procesos de remoción de material
• Son operaciones que retiran el exceso de material de la pieza de 
trabajo con que se inicia, de modo que la forma resultante tiene la 
geometría buscada.
Operaciones de Maquinado
El torneado, perforado y fresado se aplican a materiales sólidos y se 
llevan a cabo con herramientas de corte más duras y fuertes que el 
metal de trabajo. 
Otro proceso común es el 
- Rectificado. 
- Láser, haz de electrones, erosión química, descargas eléctricas o 
energía electroquímica, etc. 
Materiales para herramientas
Tenacidad 
Dureza
Resistencia al desgaste
Las herramientas de corte se someten a:
- Temperaturas elevadas
- Esfuerzos de contacto elevados
- Rozamientos a lo largo de la interfaz herramienta- viruta y lo largo de 
la superficie maquinada.
Los materiales de herramientas de corte deben poseer:
- Dureza en caliente: esto asegura que la herramienta no sufra ninguna 
deformación plástica, y por ende retenga su forma y filo.
- Tenacidad y resistencia al impacto: para que las fuerzas de impacto 
sobre la herramienta, que se repiten en operaciones de corte 
interrumpido no astillen o fracturen la herramienta.
- Resistencia al impacto térmico: para soportar los ciclos rápidos de 
temperatura en el proceso de corte.
- Resistencia al desgaste: para obtener vida útil aceptable antes de 
reemplazar. 
- Estabilidad química y neutralidad: con respecto al material a 
maquinar, para evitar o minimizar cualquier reacción adversa, 
adhesión y difusión en la herramienta. 
Fluidos de corte
Se utilizan ampliamente en las operaciones de maquinado para 
obtener los siguientes resultados:
- Reducir la fricción y el desgaste.
- Enfriar la zona de corte.
- Reducir las fuerzas y el consumo de energía.
- Retirar la virutas de la zona de corte.
- Proteger la superficie maquinada de la corrosión ambiental.
La efectividad de los fluidos de corte depende de factores como:
- El tipo de operación de maquinado.
- Los materiales de la herramienta y de la pieza de trabajo
- La velocidad de corte.
- Método de aplicación 
El agua puede emplearse como refrigerante y puede reducir de manera eficaz las altas
temperaturas desarrolladas en la zona de corte, sim embargo no es un lubricante efectivo, ya que
no reduce la fricción. Además provoca la oxidación de las piezas a trabajar y herramientas de corte.
Tipos de fluidos de corte
• Aceites: incluyendo aceites minerales, animales, vegetales,
compuestos y sintéticos, que por lo general se emplean en
operaciones de baja velocidad donde el incremento de la
temperatura no es significativo.
• Emulsiones: mezcla de aceite, agua y aditivos, se emplean en
operaciones de alta velocidad por el incremento de temperatura.
• Semisintéticos: son emulsiones químicas que contienen un poco de
aceite mineral diluido en agua y aditivos que reducen el tamaño de
partículas de aceite, haciéndolas más eficaces.
• Sintéticos: son productos químicos con aditivos, diluidos en agua y sin
aceite.
¿Por qué el mecanizado es importante?
• Se puede maquinar una gran variedad de materiales.
• Más frecuentemente aplicado a metales.
• Se puede obtener una amplia variedadgeometrías:
• Roscas de tornillos
• Agujeros perfectamente redondos
• Superficies muy planas y bordes rectos
• Cavidades y superficies asimétricas
• Buena exactitud dimensional 
• Las tolerancias de fabricación son muy estrechas (0,025mm)
• Excelente acabado superficial
• Los acabados varían del tipo de máquina y de la velocidad de corte, pero en general, se 
pueden lograr acabados de hasta 0,4 μm.
• Dependiendo de la cantidad de piezas es económico
Desventajas del mecanizado
• Desperdicio de material.
• Las piezas finales parten de una pieza sólida en bruto. El exceso de material se convierte
en virutas. Virutas = material desperdiciado (puede reciclarse, ej.: fundición).
• Son procesos costosos
• Requieren mayor habilidad del operario que en otros procesos
• Requieren mayor energía para operar las maquinarias
Operaciones de maquinado más importantes
Maquinado 
convencional
Torneado
Fresado
Taladrado
Maquinado 
abrasivo
Rectificado 
Lapeado
Maquinado no 
convencional
Maquinado 
electroquímico
Rectificado 
electroquímico
Maquinado con chorro de 
agua y abrasivo
Maquinado Láser
Maquinado por descarga 
eléctrica
Existen operaciones en las que la acción de enfriamiento de los fluidos 
de corte puede ser dañina: se ha demostrado que pueden hacer que la 
viruta se vuelva más rizada, concentrando entonces el calor cerca de la 
punta de la herramienta, lo que reduce la vida útil de ésta. 
En las operaciones de corte interrumpido, como el fresado con
cortadores de dientes múltiples, el enfriamiento de la zona de corte
provoca ciclos térmicos en los dientes del cortador, lo que originaría
grietas térmicas debidas a fatiga térmica o a impacto térmico.
Sin embargo, desde mediados de la década de 1990 ha habido una
tendencia importante hacia el maquinado casi en seco, lo que
significa un uso mínimo de fluidos de corte, así como el maquinado
en seco.
Efectos de los fluidos de corte
Al seleccionar un fluido de corte, se debe considerar si el componente
maquinado se someterá a esfuerzos y a efectos adversos, lo que tal vez
produzca agrietamiento por esfuerzo-corrosión.
Esto es importante, en particular para los fluidos de corte con aditivos
de azufre y cloro.
Por ejemplo, (a) no deben utilizarse fluidos que contengan azufre con
las aleaciones de base níquel, y (b) no deben usarse fluidos que tengan
cloro con el titanio.
Los fluidos de corte también pueden afectar de manera adversa los
componentes de la máquina herramienta, por lo que debe considerarse
su compatibilidad con diversos materiales metálicos y no metálicos en
la máquina herramienta. Las partes maquinadas tienen que limpiarse y
lavarse para retirar cualquier residuo del fluido de corte, por
consiguiente, la tendencia es emplear fluidos de baja viscosidad, con
base de agua, para facilitar la limpieza y el filtrado.
Maquinado casi seco y seco
Ventajas
Alivio del impacto ambiental causado por el uso de fluidos de corte, 
mejorando la calidad del aire en las plantas de manufactura y 
reduciendo los riesgos para la salud.
• Reducción del costo de las operaciones de maquinado, incluyendo 
el costo de mantenimiento, reciclado y disposición de los fluidos de 
corte.
• Mejoría adicional de la calidad superficial.
El principio detrás del corte casi seco es la aplicación de una fina
niebla de una mezcla de aire y fluido que contiene una cantidad muy
pequeña de fluido de corte, incluyendo aceite vegetal.
La mezcla se suministra a la zona de corte a través del husillo de la
máquina herramienta, comúnmente por una boquilla de 1 mm de
diámetro y a una presión de 600 kPa (85 psi).
Maquinado criogénico
Los más recientes desarrollos en el maquinado incluyen el uso de
gases criogénicos, como nitrógeno y bióxido de carbono, como
refrigerantes en el maquinado.
Con boquillas de diámetro pequeño y a una temperatura de -200 °C
(-320 °F), el nitrógeno líquido se inyecta en la zona de corte. Debido a
la reducción de temperatura, se mantiene la dureza de la herramienta
y se refuerza su vida útil, permitiendo así mayores velocidades de
corte.
Asimismo, las virutas son más frágiles, de ahí que se aumente la
maquinabilidad, y el nitrógeno simplemente se evapora, por lo que
no existe impacto ambiental adverso.
https://www.youtube.com/watch?v=iW_y25rfM-M
https://www.youtube.com/watch?v=de8XlrHRLpY
Torneado 
• Es un proceso de maquinado en el cual una herramienta de una sola
punta remueve material de la superficie de una pieza de trabajo
cilíndrica en rotación.
• La herramienta avanza linealmente y en una dirección paralela al eje
de rotación.
• El torno suministra una potencia para tornear la parte a una velocidad de
rotación determinada con avance de la herramienta y profundidad de corte
específicos.
• El movimiento del corte es circular, lo realiza la pieza que gira alrededor de
su propio eje (eje de giro) moviéndose contra el filo de la herramienta.
• La velocidad con la que gira la pieza, se llama velocidad de corte.
• El movimiento de avance combinado con el de corte hace posible el
arranque de viruta continuo.
• Mediante el movimiento de penetración se sitúa la cuchilla de torno a la
profundidad de corte necesaria.
Condiciones de corte 
Le velocidad de rotación o revoluciones de la pieza por minuto, se
relacionan con la velocidad de corte requerida en la superficie cilíndrica
de la superficie de la pieza de acuerdo a:
n= velocidad de rotación [rev/min]
v= velocidad de corte [m/min]
ϕ0= diámetro de la parte original [mm]
1000 𝑣
π ϕ0
n=
• La velocidad de corte constituye una medida de la rapidez del
movimiento de corte; es el espacio de corte recorrido en [m/min].
• Si la velocidad de corte es muy pequeña, el tiempo invertido en el
trabajo resulta demasiado largo.
• Si la velocidad de corte es demasiado grande, la cuchilla pierde su
dureza como consecuencia del fuerte calentamiento sufrido, se
desgasta rápidamente y debe ser reafilada.
Existen piezas que por su forma y volumen solo admiten velocidades lentas, por ejemplo una pieza grande o 
con muchos salientes.
La operación de torneado reduce el diámetro de trabajo. El cambio de
diámetro se determina por la profundidad de corte o penetración
según:
El valor de la profundidad de corte dependerá de la fuerza de la
herramienta.
ϕ0 − ϕ𝑓 = 2𝑑
Herraminetas Profundidad de corte [mm]
Acero rápido 2,5- 3
Carburos 3,5 - 4
• Avance: se recomiendan varias pasadas y la conveniencia de trabajar 
con avances grandes de aprox. 0,4 min/rev y avances alrededor de 0,1 
mm/rev para un acabado fino.
𝑓𝑟 = 𝑛 𝑓
fr= velocidad de avance [mm/min]
f= avance [mm/rev]
𝑡𝑚 =
𝐿
𝑓𝑟
tm= tiempo de maquinado real [min]
L= longitud de la parte cilíndrica [mm]
NOTA: generalmente se añade una pequeña distancia a la longitud de la parte cilíndrica al principio y al final de 
la pieza de trabajo para dar margen a la aproximación y al sobrecorrido de la herramienta.
Herramientas de corte en el torneado
• De una sola punta: para aplicaciones especiales. 
Derecha: tienen la arista cortante del lado izquierdo y avanzan a la 
izquierda.
Izquierda: tienen la arista cortante del lado derecho y avanzan hacia 
la derecha.
• De acuerdo a la operación:
- Desbastar - taladrar
- Cilindrar - Formar roscas.
- Refrentar
Operaciones de Torneado
Operaciones en el torno
Cilindrado Recto
Cilindrado – torneado (recto y cónico)
Produce piezas rectas, cónicas, curvas o ranuradas.
Cilindrado cónico
Refrentado (facing)
Refrentado o careado
La herramienta de corte avanza radialmente 
hacia el centro del eje de rotación
Operaciones en el torno
Operaciones en el torno
Torneado de contorno (profiling)
Perfilado – torneado de contorno
La herramienta de corte avanza siguiendo un perfil.
Operaciones en el torno
Chanfleado (chamfering)
Chanfleado
La herramienta de corte sólo actúa en el 
borde de la pieza. Los avances son en 
sentido radial y paralelo.
Operaciones en el torno
Corte (cutoff)
Tronzado - CorteLa herramienta avanza radialmente en una
posición fija para cortar total o parcialmente la
pieza giratoria.
Roscado (threading)
Roscado
Una herramienta con punta muy aguda avanza
paralelamente al eje de rotación a gran velocidad,
creando los filetes de una rosca. El avance de la
pieza y de la herramienta están acoplados
automáticos de acuerdo a paso de la rosca
deseada.
Operaciones en el torno
Ventajas y desventajas del torneado
Parámetros básicos del torneado
Métodos de sujeción del trabajo al torno
Montura del trabajo entre los centros.
Mandril 
Boquilla 
Plato de sujeción 
Fresado y Operaciones Afines
El fresado es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una
pieza de trabajo en frente de una herramienta cilíndrica rotatoria con
múltiples bordes o filos cortantes .
El eje de rotación de la herramienta cortante es perpendicular a la
dirección de avance.
La orientación entre el eje de la herramienta y la dirección del avance es la
característica que distingue al fresado del taladrado.
En el taladrado, la herramienta de corte avanza en dirección paralela a su
eje de rotación.
 La herramienta de corte en fresado se llama fresa o cortador para
fresadora y los bordes cortantes se llaman dientes.
El fresado es una operación de corte interrumpido; los dientes de la
fresa entran y salen del trabajo durante cada revolución. Esto
interrumpe la acción de corte y sujeta los dientes a un ciclo de fuerza
de impacto y choque térmico en cada rotación. El material de la
herramienta y la forma del cortador deben diseñarse para soportar
estas condiciones.
Ventajas y desventajas del fresado
Condiciones de corte en el fresado
La velocidad de corte en una operación de fresado es el recorrido de 
un diente o filo de la fresa en m/min y se determina con el diámetro 
exterior de la fresa. 
La velocidad de corte se puede representar mediante la siguiente 
ecuación: 
𝑛 =
1000𝑣
πϕ𝑓
n= es velocidad de rotación de la fresa [rev/min]
v= velocidad de corte [m/min]
Φf= diámetro de la fresa [mm]
El avance f´ puede convertirse a velocidad de avance tomando en 
cuenta la velocidad de la fresa y en numero de dientes, de acuerdo con:
𝑓𝑟 = 𝑛𝑓´𝑧
f´= avance por diente [mm/diente]
n= velocidad del husillo [rev/min] 
z= número de dientes de la fresa
fr= velocidad del avance [mm/min]
Taladrado - Drilling
La operación de taladrado se refiere al
maquinado de orificios, siendo está la
operación más importante en la manufactura
de una pieza.
En la producción de piezas a escala industrial,
el costo de maquinado de orificios es uno de
los mayores en el proceso.
Esta no es la única operación que produce
orificios en las piezas de trabajo: Punzonado o
troquelado, escariado.
Taladrado - Drilling
La herramienta de corte se
llama broca y es usada hace
hacer un orificio pasante a
través del sólido.
El movimiento de corte es
realizado por los dos filos de
corte mientras la broca rota
sobre su eje. El avance se
hace de manera paralela al
eje de rotación. La pieza es
sujetada a la mesa y
permanece inmóvil.
Operaciones con el taladro