La velocidad del husillo es la frecuencia de rotación del husillo de la máquina, medida en revoluciones por minuto (RPM). La velocidad preferida se determina trabajando hacia atrás a partir de la velocidad superficial deseada (sfm o m/min) e incorporando el diámetro (de la pieza o de la fresa).
El husillo puede sostener el:
- Material (como en un mandril de Torno)
- Broca en un taladro
- Fresa en una fresadora
- Broca en una fresadora de madera
- Fresa o cuchilla en una tupí o moldeadora de madera
- Muela en una rectificadora.
Una velocidad excesiva del husillo provocará un desgaste prematuro de la herramienta, roturas y puede provocar el cascabeleo de la herramienta, todo lo cual puede conducir a condiciones potencialmente peligrosas. Utilizar la velocidad de husillo correcta para el material y las herramientas mejorará en gran medida la vida útil de la herramienta y la calidad del acabado superficial.
Para una operación de mecanizado determinada, la velocidad de corte permanecerá constante en la mayoría de las situaciones; por lo tanto, la velocidad del husillo también permanecerá constante. Sin embargo, las operaciones de refrentado, conformación, tronzado y rebajado en un torno o máquina de tornillos implican el mecanizado de un diámetro que cambia constantemente. Idealmente, esto significa cambiar la velocidad del husillo a medida que el corte avanza por la cara de la pieza, produciendo una velocidad superficial constante (CSS). Las disposiciones mecánicas para efectuar la CSS han existido durante siglos, pero nunca se aplicaron comúnmente al control de la máquina herramienta. En la época anterior al CNC, el ideal de CSS se ignoraba para la mayoría de los trabajos. Para los trabajos inusuales que lo exigían, se hacían esfuerzos especiales para conseguirlo. La introducción de los tornos controlados por CNC ha proporcionado una solución práctica y cotidiana mediante la supervisión y el control automatizados del proceso de mecanizado CSS. Mediante el software de la máquina y los motores eléctricos de velocidad variable, el torno puede aumentar las RPM del husillo a medida que la fresa se acerca al centro de la pieza.
Las muelas están diseñadas para funcionar a una velocidad máxima de seguridad, la velocidad del husillo de la rectificadora puede ser variable, pero sólo debe cambiarse prestando la debida atención a la velocidad de trabajo segura de la muela. A medida que una muela se desgasta, su diámetro disminuye y su velocidad de corte efectiva se reduce. Algunas amoladoras tienen la posibilidad de aumentar la velocidad del husillo, lo que corrige esta pérdida de capacidad de corte; sin embargo, aumentar la velocidad más allá de la capacidad nominal de la rueda destruirá la rueda y creará un grave peligro para la vida y la integridad física.
En general, las velocidades del husillo y las tasas de alimentación son menos críticas en el trabajo de la madera que en el trabajo del metal. La mayoría de las máquinas para trabajar la madera, incluidas las sierras eléctricas, como las sierras circulares y las sierras de cinta, las ensambladoras y las cepilladoras, giran a una velocidad fija. En estas máquinas, la velocidad de corte se regula a través del avance. La velocidad de avance requerida puede ser extremadamente variable dependiendo de la potencia del motor, la dureza de la madera u otro material que se esté mecanizando y el filo de la herramienta de corte.
En el trabajo de la madera, la velocidad de avance ideal es aquella que es lo suficientemente lenta como para no atascar el motor, pero lo suficientemente rápida como para evitar quemar el material. Algunas maderas, como el cerezo negro y el arce, son más propensas a quemarse que otras. La velocidad de avance correcta suele obtenerse por «tacto» si el material se alimenta a mano, o por ensayo y error si se utiliza un alimentador eléctrico. En las regruesadoras (cepilladoras), la madera suele alimentarse automáticamente a través de rodillos de goma o de acero corrugado. Algunas de estas máquinas permiten variar la velocidad de avance, normalmente cambiando las poleas. Una velocidad de avance más lenta suele dar lugar a una superficie más fina, ya que se realizan más cortes para cualquier longitud de madera.
La velocidad del husillo adquiere importancia en el funcionamiento de las fresadoras, las moldureras de husillo o las mortajadoras, y los taladros. Las fresadoras más antiguas y pequeñas suelen girar a una velocidad de husillo fija, normalmente entre 20.000 y 25.000 rpm. Si bien estas velocidades están bien para las fresas pequeñas, el uso de fresas más grandes, por ejemplo de más de 1 pulgada (25 mm) o 25 milímetros de diámetro, puede ser peligroso y puede provocar vibraciones. Las fresadoras más grandes tienen ahora velocidades variables y las brocas más grandes requieren una velocidad más lenta. El taladrado de madera suele utilizar velocidades de husillo más altas que las del metal, y la velocidad no es tan crítica. Sin embargo, las brocas de mayor diámetro requieren velocidades más lentas para evitar que se quemen.
Los avances y las velocidades de corte, y las velocidades de los husillos que se derivan de ellos, son las condiciones de corte ideales para una herramienta. Si las condiciones no son las ideales, entonces se realizan ajustes en la velocidad del husillo, este ajuste suele ser una reducción de las RPM a la velocidad más cercana disponible, o una que se considere (a través del conocimiento y la experiencia) como correcta.
Algunos materiales, como la cera mecanizable, pueden cortarse a una amplia variedad de velocidades del husillo, mientras que otros, como el acero inoxidable requieren un control mucho más cuidadoso, ya que la velocidad de corte es crítica, para evitar el sobrecalentamiento tanto de la fresa como de la pieza. El acero inoxidable es un material que se endurece con mucha facilidad cuando se trabaja en frío, por lo que un avance insuficiente o una velocidad de husillo incorrecta pueden dar lugar a unas condiciones de corte poco idóneas, ya que la pieza se endurecerá rápidamente y se resistirá a la acción de corte de la herramienta. La aplicación liberal de fluido de corte puede mejorar estas condiciones de corte; sin embargo, la selección correcta de las velocidades es el factor crítico.
Cálculos de la velocidad del husilloEditar
La mayoría de los libros de metalurgia tienen nomogramas o tablas de velocidades del husillo y tasas de avance para diferentes cortadores y materiales de la pieza de trabajo; también es probable que haya tablas similares disponibles en el fabricante del cortador utilizado.
Las velocidades del husillo se pueden calcular para todas las operaciones de mecanizado una vez que se conoce el SFM o MPM. En la mayoría de los casos, se trata de un objeto cilíndrico, como una fresa o una pieza que gira en un torno, por lo que es necesario determinar la velocidad en la periferia de este objeto redondo. Esta velocidad en la periferia (de un punto de la circunferencia, que se mueve más allá de un punto estacionario) dependerá de la velocidad de rotación (RPM) y del diámetro del objeto.
Una analogía sería la de un corredor de monopatín y un ciclista que viajan uno al lado del otro por la carretera. Para una velocidad de superficie dada (la velocidad de este par por la carretera) la velocidad de rotación (RPM) de sus ruedas (grandes para el patinador y pequeñas para el ciclista) será diferente. Esta velocidad de rotación (RPM) es lo que estamos calculando, dada una velocidad de superficie fija (velocidad a lo largo de la carretera) y valores conocidos para sus tamaños de rueda (cortadora o pieza de trabajo).
Las siguientes fórmulas pueden ser utilizadas para estimar este valor.
AproximaciónEditar
La RPM exacta no siempre es necesaria, una aproximación cercana funcionará (usando 3 para el valor de π
). R P M = C u t a d o S p e e d o × 12 π × D i a m e t e r {\displaystyle RPM={VelocidadDeCorte\Nveces 12 \pi\NvecesDiámetro}}
Por ejemplo para una velocidad de corte de 100 pies/min (una fresa lisa de acero HSS sobre acero dulce) y un diámetro de 10 pulgadas (la fresa o la pieza de trabajo)
R P M = C u t i n g S p e d × 12 π × D i a m e t e r e r = 12 × 100 f t / m i n 3 × 10 i n c h e s = 40 r e v s / m i n {\displaystyle RPM={VelocidadDeCorte= 12 \\pi \times Diámetro}={12\times 100ft/min \over 3\times 10inches}={40rev/min}.
y, para un ejemplo en el que se utilizan valores métricos, donde la velocidad de corte es de 30 m/min y un diámetro de 10 mm (0.01 m),
R P M = S p e d π × D i a m e t e r = 1000 × 30 m / m i n 3 × 10 m m = 1000 r e v s / m i n {\displaystyle RPM={Velocidad \pi \times Diámetro}={1000\times 30m/min \times 3\times 10mm}={1000rev/min}.
ExactitudEditar
Sin embargo, para cálculos más precisos, y a costa de la simplicidad, se puede utilizar esta fórmula:
R P M = C i r c u m f e r e n c i a = S p e d π × D i a m e t e r {\displaystyle RPM={Velocidad \ sobre Circunferencia}={Velocidad \ sobre \pi \ ~ veces Diámetro}.
y utilizando el mismo ejemplo
R P M = 100 f t / m i n π × 10 i n c h e s ( 1 f t 12 i n c h e s ) = 100 2.62 = 38,2 r e v s / m i n {\displaystyle RPM={100 pies/min. \over \pi \times 10\\\ inches\left({\frac {1ft}{12\ inches}\right)}={100 \over 2,62}=38,2revs/min}
y utilizando el mismo ejemplo anterior
R P M = 30 m / m i n π × 10 m m ( 1 m 1000 m m ) = 1000 ∗ 30 π ∗ 10 = 955 r e v s / m i n {\displaystyle RPM={30m/min \over \pi \times 10\,mm\left({\frac {1m}{1000\}}\right)}={1000*30 \over \pi *10}=955rev/min}
