En el sector de la fabricación, el torneado cónico es importante para producir formas cónicas precisas. Este proceso se aplica en muchas industrias, incluso en la fabricación de componentes automotrices y piezas aeroespaciales. En este artículo, analizaremos las principales técnicas, cálculos y aplicaciones reales del torneado cónico.
¿Qué es el torneado cónico?
El torneado cónico crea una superficie con un ángulo suave al modificar gradualmente el diámetro de una pieza giratoria. Este proceso se realiza mediante una herramienta de corte que se desplaza en línea recta, eliminando material para formar una figura cónica. Cada superficie cónica tiene un ángulo de conicidad específico, que corresponde al ángulo entre la superficie de la pieza y su eje.
Métodos de torneado cónico
1. Método de la herramienta de forma
En el método de herramientas de conformado se utiliza una herramienta de corte con la mitad del ángulo de conicidad. El operador coloca esta herramienta en ángulo recto con respecto a la pieza de trabajo que gira. Cuando la pieza gira hacia atrás o en sentido contrario a las agujas del reloj, la herramienta se acopla directamente hacia abajo y elimina material en toda la pieza. Esto funciona bien para conicidades cortas, pero provoca vibraciones. Por lo tanto, las velocidades de corte suelen reducirse para obtener el nivel adecuado de precisión.
2. Método de colocación del contrapunto
Este método de torneado cónico implica mover el contrapunto desde la posición central del torno. La primera parte del proceso implica montar la pieza de trabajo entre los centros y mover el contrapunto lateralmente fuera del eje principal. El cono se forma haciendo que la herramienta de corte se mueva en paralelo a la bancada del torno.
Los maquinistas calculan el desplazamiento necesario utilizando: El desplazamiento = (Longitud × Conicidad por pie)/24.
Para piezas de trabajo largas con ángulos poco profundos inferiores a 8 grados, este método es el más adecuado.
3. Método de reposo compuesto
El método de apoyo compuesto consiste en girar el apoyo compuesto hasta la mitad del ángulo de conicidad requerido. Mientras la pieza de trabajo gira en el mandril, la herramienta se mueve a lo largo de una trayectoria en ángulo que sigue. Para hallar el ángulo de conicidad, utilice: tan θ = (Dd)/(2L).
Es muy bueno para hacer cortes cortos y pronunciados (hasta 45 grados) en ambos lados del centro.
4. Método de fijación de torneado cónico
El equipo cuenta con una barra guía que puede girar hasta 10° en cualquier dirección, montada detrás de la bancada del torno. Esta barra va seguida de un bloque guía conectado al carro transversal para un control preciso. El operador utiliza el volante con apoyo compuesto para ajustar la profundidad de corte.
El método ofrece opciones de alimentación eléctrica y es adecuado para conos de hasta 300 mm de largo. Funciona para conos internos o externos sin cambiar la configuración principal y mantiene los centros alineados.
5. Combinación de métodos de alimentación
En este método avanzado, se crea una trayectoria de corte en ángulo utilizando avances longitudinales y transversales a la vez. Las velocidades de avance se ajustan a través de los engranajes de la plataforma para que los operadores controlen su movimiento. Produce conicidades precisas, pero requiere mucha habilidad. La técnica funciona tanto en tornos CNC como manuales; y para formas cónicas complejas, proporciona un control preciso.
Cálculos de torneado cónico
Determinación del ángulo cónico
Para hallar el ángulo de conicidad (α), utilice esta fórmula: tan α = (Dd) / 2L. En este caso, “D” es el diámetro mayor, “d” es el diámetro menor y L es la longitud de conicidad.
Conicidad por pie (TPF)
La disminución del diámetro a lo largo de un pie de longitud se muestra mediante TPF. Puede encontrar TPF utilizando: TPF = (Dd)/L × 12. Una vez que se conoce TPF, es posible calcular el desplazamiento del contrapunto con O = (TPF × L)/24.
Cálculos de torneado cónico CNC
Cuando se utiliza en operaciones CNC, el radio cónico en cualquier punto x a lo largo del cono sigue la fórmula r = r0 – (xx TPF) donde r0 es el radio inicial. Para calcular el tiempo de mecanizado, la fórmula se da como Tiempo = Longitud de corte / ((Avance por revolución X RPM)). Estas fórmulas permiten un control preciso sobre las trayectorias de la herramienta y mantienen las tolerancias por debajo de ±0.01 mm.
Beneficios del torneado cónico
- Las juntas cónicas presentan un efecto de cuña que produce conexiones autoblocantes. Esto permite dividir las cargas de manera uniforme entre los puntos de contacto para lograr la máxima estabilidad mecánica.
- Las piezas cónicas reducen el peso de la pieza al eliminar material en determinadas zonas y, al mismo tiempo, mantener la integridad estructural. Y eso resulta especialmente útil en los sectores automovilístico y aeroespacial.
- Los equipos de torneado cónico modernos cuentan con dispositivos de seguridad para protegerlo, como controles automatizados, sistemas de alimentación muy precisos y escudos protectores. Estas características protegen al personal operativo de los residuos metálicos y las piezas giratorias.
- El mandrilado interno en el torno se puede realizar con precisión mediante torneado cónico. Esto simplifica la expansión del orificio y permite controlar la reducción del diámetro.
- Las piezas cónicas reducen el ancho de recirculación en la zona de estela y la resistencia causada por el viento. Al mismo tiempo, aumentan desprendimiento de vórtices frecuencia para mejorar la competencia aerodinámica.
- El torneado cónico moderno suele alcanzar tolerancias de ±0.0002 pulgadas de variación del diámetro total. Garantiza una excelente alineación de las piezas y también ajustes exactos.
Aplicaciones del torneado cónico en diferentes industrias
Sector aeroespacial
La industria aeroespacial requiere piezas cónicas de gran precisión para sus sistemas complejos. El torneado cónico permite fabricar piezas como puntales, partes del tren de aterrizaje, carcasas de motores, timones de aeronaves y ejes de turbinas.
Fabricación de componentes de máquinas herramienta
Los componentes precisos de las máquinas herramienta se fabrican con la ayuda del torneado cónico. Ayuda a producir escariadores, portaherramientas, pasadores de máquina, husillos y mandriles. El montaje seguro de la herramienta y la alineación correcta están garantizados por estas piezas de ingeniería de precisión.
Construcción e ingeniería
Para los proyectos de construcción a gran escala se necesitan componentes resistentes y fabricados con precisión. Por ello, estas piezas especiales, como válvulas, columnas, vigas, acoplamientos y bridas, se fabrican mediante torneado cónico.
Industria automotriz:
El torneado cónico se utiliza en el sector de la automoción para fabricar piezas de transmisión. Esta técnica permite que todo, desde barras de dirección y componentes de suspensión hasta ejes y ejes de transmisión, encajen exactamente donde deben. El ajuste preciso de todos estos elementos afecta directamente al rendimiento real del vehículo en la carretera.
Varias limitaciones y consideraciones del torneado cónico
- Para la preparación de operaciones de torneado cónico se necesitan operadores expertos y equipos especiales. En la fabricación de lotes pequeños, esto aumenta los costos de producción de piezas roscadas o cónicas entre 2 y 3 veces.
- Afilar una herramienta es una forma importante de garantizar un filo afilado. Trituración Se necesita habilidad y precisión, ya que un rectificado inadecuado tendrá efectos adversos en la herramienta y en la calidad del cono.
- Se necesita mucha capacitación por parte de los operadores para aprender a realizar ajustes de profundidad, realizar cálculos de ángulos y controlar la velocidad de avance. Por lo tanto, los operadores deben aprender muchas configuraciones y múltiples parámetros de mecanizado.
- El torneado cónico implica un elevado gasto en herramientas y un tiempo de configuración inicial elevado, pero resulta rentable para grandes volúmenes de producción. Para los fabricantes de lotes pequeños, la inversión en equipos especializados a menudo no está justificada.
- La colocación precisa de la herramienta en la línea central de la pieza de trabajo es importante para producir conicidades precisas. El acabado superficial deficiente y los errores dimensionales pueden ocurrir incluso con una desviación mínima de 0.001 pulgadas.
- El proceso de torneado cónico elimina más material que cualquiera de los procesos habituales. procesos de torneadoEsto produce una enorme cantidad de residuos de refrigerante y virutas de metal que requieren una eliminación segura.
Conclusión
El torneado cónico es un método de mecanizado muy bueno para fabricar componentes cónicos en muchas industrias. También aporta varias ventajas importantes, como un peso mínimo de los componentes, un rendimiento mejorado y una precisión excepcional. Sin embargo, requiere maquinaria especial y operarios cualificados.
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Preguntas Frecuentes
¿Cómo funciona el método de ajuste del contrapunto para el torneado cónico?
El operador retira el contrapunto de la línea central de la pieza de trabajo. Esta posición descentrada es la que crea un ángulo entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo. La pieza de trabajo gira y la conicidad se genera debido a este ángulo.
¿Cómo un accesorio de torneado cónico mejora el proceso de torneado cónico?
El accesorio de torneado cónico proporciona un control preciso del ángulo de conicidad. Permite realizar cortes precisos y uniformes sin necesidad de realizar ajustes en la configuración principal de la máquina.
¿Qué precauciones de seguridad se deben observar durante las operaciones de torneado cónico?
La pieza de trabajo debe estar siempre bien sujeta y se debe utilizar siempre el equipo de protección adecuado. Limite la velocidad a 1000 RPM e inspeccione con frecuencia las herramientas para detectar signos de desgaste o inoperancia que puedan provocar accidentes.
¿Qué factores determinan la elección de un método de torneado cónico particular para un trabajo particular?
Los factores son el material, la tasa de producción, la disponibilidad de equipos, el ángulo de conicidad y el grado de precisión requerido en la pieza final.
