Parámetros de torneado: velocidad de corte, avance y potencia

Cada vez que una cuchilla toca una pieza que gira, el resultado depende de tres decisiones: a qué velocidad corta, cuánto avanza en cada vuelta y cuánto material retira en cada pasada. Un error en cualquiera de ellas se paga en superficies defectuosas, plaquitas quemadas en minutos, motores sobrecargados u horas de máquina desperdiciadas.

Lo curioso es que esos tres valores no actúan por separado. Duplicar el avance multiplica la rugosidad teórica por cuatro. Subir un poco la velocidad de corte puede acortar la vida de la herramienta mucho más de lo que se imagina. Y una operación que parece perfecta en el papel puede exigir más potencia de la que tiene el torno.

En esta guía recorrerás, paso a paso y con fórmulas resueltas, cómo se relacionan la velocidad de corte, las rpm, el avance, la profundidad de pasada, la fuerza específica de corte y la potencia. Al final verás un ejemplo completo en el que una operación aparentemente viable resulta imposible para el motor de la máquina, y cómo se corrige.

Si estudias ingeniería, trabajas en taller o simplemente quieres entender por qué se elige cada parámetro y no solo copiar valores de una tabla, este es el punto de partida.

Sigue leyendo y descubre cómo calcular, verificar y optimizar un torneado desde cero.

1. Introducción al torneado y sus parámetros

1.1. El proceso de torneado

El torneado es un proceso de mecanizado por arranque de viruta en el que una pieza gira alrededor de su eje mientras una herramienta de corte, normalmente de un solo filo, se desplaza sobre ella y retira material hasta obtener la forma y las dimensiones deseadas. Se emplea para generar superficies de revolución: cilindros exteriores e interiores, conos, roscas, ranuras y caras planas (refrentado).

Intervienen tres movimientos:

• Movimiento de corte: es la rotación de la pieza, accionada por el husillo. Aporta la mayor parte de la velocidad relativa entre pieza y filo.
• Movimiento de avance: es el desplazamiento de la herramienta, paralelo al eje (cilindrado) o perpendicular a él (refrentado). Determina cuánto material nuevo se ofrece al filo en cada vuelta.
• Movimiento de penetración: es el desplazamiento de la herramienta hacia la pieza que fija cuánto material se corta en cada pasada.

1.2. Clasificación de los parámetros

1.3. Importancia de una buena selección

La elección de $V_c$, $f$ y $a_p$ condiciona a la vez la calidad (rugosidad y precisión dimensional), la productividad, la vida de la herramienta y el consumo de potencia. Estos objetivos suelen entrar en conflicto: aumentar la velocidad mejora la productividad pero acorta la vida del filo, y reducir el avance mejora el acabado pero alarga el tiempo de ciclo. Por eso hay que comprender el efecto de cada parámetro y no solo aplicar valores de tablas.

2. Velocidad de corte ($V_c$)

2.1. Definición y unidades

La velocidad de corte es la velocidad tangencial con la que la superficie de la pieza pasa frente al filo de la herramienta, es decir, la velocidad lineal de un punto en la periferia del diámetro que se está mecanizando. Se expresa en metros por minuto (m/min).

No debe confundirse con la velocidad de rotación (rpm): la velocidad de corte depende tanto de las rpm como del diámetro. Dos piezas que giran a las mismas rpm tienen velocidades de corte distintas si sus diámetros son diferentes.

2.2. Fórmula de la velocidad de corte en el torno

Un punto de la periferia recorre, en cada vuelta, una distancia igual al perímetro $\pi \cdot D$. Si la pieza gira $n$ revoluciones por minuto, la distancia recorrida por minuto es $\pi \cdot D \cdot n$. Para obtener m/min con $D$ en mm, se divide entre 1000.

Expresión simbólica:

$$V_c = \frac{\pi \cdot D \cdot n}{1000}$$

donde $V_c$ es la velocidad de corte (m/min), $D$ el diámetro de la pieza en el punto de corte (mm) y $n$ la velocidad de rotación (rpm).

Ejemplo. Una barra de 50 mm de diámetro gira a 1200 rpm. Calcular la velocidad de corte.

Sustitución numérica:

$$V_c = \frac{\pi \cdot 50 \cdot 1200}{1000} = \frac{188496}{1000}$$

Resultado:

$$V_c \approx 188{,}5 \ \text{m/min}$$

2.3. Factores que influyen en su selección

• Material de la pieza: cuanto más duro, resistente o abrasivo, menor debe ser la velocidad. Los aluminios admiten velocidades altas; los aceros inoxidables, las aleaciones de titanio y las superaleaciones base níquel exigen velocidades bajas.
• Material y recubrimiento de la herramienta: el acero rápido (HSS) trabaja a velocidades varias veces menores que el metal duro recubierto, y este a su vez menores que la cerámica o el CBN en aplicaciones específicas.
• Avance y profundidad de pasada: a mayores valores conviene reducir algo la velocidad para mantener una vida de herramienta razonable.
• Refrigeración: un buen refrigerante evacúa calor y permite velocidades algo mayores, aunque con metal duro a veces se trabaja en seco.
• Rigidez de la máquina y de la sujeción: si hay tendencia a vibraciones, puede ser necesario modificar la velocidad.
• Vida de herramienta deseada: la relación empírica de Taylor,

$$V \cdot T^{n} = C$$

muestra que la vida $T$ cae de forma muy pronunciada cuando aumenta la velocidad $V$. Por eso la velocidad de corte es el parámetro que más influye en el desgaste.

2.4. Efectos de una velocidad de corte excesiva

• Aumento de la temperatura en la zona de corte, que ablanda el filo (pérdida de dureza en caliente) y acelera el desgaste por difusión y oxidación.
• Desgaste de flanco y de cráter acelerados, con vida de herramienta muy corta.
• Deformación plástica del filo y, en casos extremos, su rotura.
• Pérdida de precisión dimensional, por dilatación térmica de la pieza y desgaste rápido de la herramienta.
• Acabado deficiente cuando el filo está degradado y, en algunos materiales, quemaduras o cambios metalúrgicos superficiales.
• Mayor riesgo de vibraciones en máquinas poco rígidas.

2.5. Efectos de una velocidad de corte muy baja

• Filo recrecido (BUE, built-up edge): en aceros de bajo carbono, aluminio y aceros inoxidables, el material de la pieza se suelda al filo a baja temperatura; al desprenderse arranca fragmentos de la herramienta y daña la superficie.
• Mal acabado superficial, con superficies rasgadas o con estrías.
• Baja productividad, pues se remueve menos material por unidad de tiempo.
• Mayores fuerzas de corte relativas y viruta de mala evacuación.
• Desgaste por fricción y adhesión, pese a las menores temperaturas.

Existe, por tanto, un intervalo óptimo en el que el desgaste es mínimo y la productividad aceptable.

2.6. Valores orientativos según el material

Son intervalos habituales en desbaste y semiacabado. Deben contrastarse siempre con el catálogo del fabricante de la herramienta.

3. Velocidad de rotación de la pieza ($n$)

3.1. Definición y unidades

Es el número de vueltas que da la pieza por minuto (rpm). Es lo que realmente se selecciona o programa en la máquina, mientras que la velocidad de corte es el valor que se desea obtener en la periferia.

3.2. Relación entre $V_c$, diámetro y rpm

Despejando $n$ de la fórmula de la velocidad de corte:

$$n = \frac{1000 \cdot V_c}{\pi \cdot D}$$

Ejemplo. Se desea tornear una pieza de 40 mm de diámetro con $V_c = 120$ m/min.

Sustitución numérica:

$$n = \frac{1000 \cdot 120}{\pi \cdot 40} = \frac{120000}{125,66}$$

Resultado:

$$n \approx 955 \ \text{rpm}$$

3.3. Efecto del diámetro

La velocidad de corte varía cuando cambia el diámetro, aunque las rpm sean constantes. Si la barra anterior ($n \approx 955$ rpm) se reduce a 20 mm de diámetro:

$$V_c = \frac{\pi \cdot 20 \cdot 955}{1000} \approx 60 \ \text{m/min}$$

Es decir, la mitad de la velocidad inicial.

Este efecto es especialmente importante en el refrentado: al acercarse la herramienta al centro, el diámetro tiende a cero y la velocidad de corte también, de modo que el corte en la zona central se realiza en condiciones desfavorables. Los tornos CNC lo resuelven con la función de velocidad de corte constante (código G96 en la mayoría de controles), que ajusta las rpm de forma continua según el diámetro instantáneo, y con un límite máximo de rpm (G50 o G92 según el control) para no sobrepasar la capacidad del husillo ni la seguridad de la sujeción.

3.4. Selección de rpm en la máquina

En los tornos convencionales las rpm no son continuas: se dispone de una gama discreta obtenida con cajas de engranajes o poleas escalonadas. El criterio práctico es:

1. Calcular las rpm teóricas con la fórmula.
2. Seleccionar la velocidad disponible inmediatamente inferior (o la más cercana), de modo que la velocidad de corte real no supere la recomendada.
3. Recalcular la $V_c$ real con las rpm elegidas.

Además deben verificarse las rpm máximas del husillo, el límite de rpm del plato de garras, el equilibrado de la pieza y, en piezas largas, el riesgo de flexión y vibración por velocidad crítica.

4. Velocidad de avance ($f$ y $V_f$)

4.1. Definición

El avance por revolución ($f$) es el desplazamiento de la herramienta por cada vuelta de la pieza (mm/rev). Fija el espesor de la viruta y, junto con el radio de punta, la rugosidad de la superficie.

La velocidad de avance ($V_f$) es el desplazamiento de la herramienta por unidad de tiempo (mm/min), es decir, la velocidad a la que se mueve el carro.

4.2. Fórmula de la velocidad de avance

$$V_f = f \cdot n$$

Ejemplo. Con $f = 0{,}2$ mm/rev y $n = 955$ rpm:

$$V_f = 0{,}2 \cdot 955 = 191 \ \text{mm/min}$$

4.3. Efectos de una velocidad de avance elevada

• Mayor rugosidad, porque los surcos que deja la punta son más separados y profundos.
• Esfuerzos de corte más altos, ya que aumenta la sección de viruta.
• Mayor generación de calor y desgaste mecánico del filo.
• Riesgo de rotura de la plaquita, sobre todo en cortes interrumpidos.
• Flexión de la pieza o de la herramienta y posibles vibraciones, con pérdida de precisión.
• Como aspecto favorable, mejor rotura de viruta: se vuelve más corta y manejable.

4.4. Efectos de una velocidad de avance baja

• Viruta larga, delgada y continua, difícil de evacuar, que puede enredarse y ser peligrosa para el operario.
• Frotamiento en lugar de corte: cuando el espesor de viruta es menor que el radio de redondeo del filo, la herramienta roza y deforma la superficie, la endurece por acritud y se desgasta por fricción.
• Pérdida de productividad, con tiempos de mecanizado largos.
• Calentamiento localizado y, en algunos materiales, endurecimiento superficial que dificulta pasadas posteriores.

4.5. Avance, radio de punta y rugosidad teórica

La punta de la herramienta tiene un radio $r$. Al avanzar $f$ en cada vuelta deja una sucesión de crestas cuya altura depende de $f$ y de $r$. Para avances pequeños frente al radio:

$$R_t \approx \frac{f^2}{8 \cdot r}$$

$$R_a \approx \frac{f^2}{32 \cdot r}$$

donde $f$ y $r$ están en mm y el resultado en mm.

Ejemplo. Plaquita con $r = 0{,}8$ mm y $f = 0{,}1$ mm/rev.

Sustitución numérica:

$$R_a \approx \frac{0{,}1^2}{32 \cdot 0{,}8} = \frac{0{,}01}{25{,}6}$$

Resultado:

$$R_a \approx 0{,}00039 \ \text{mm} \approx 0{,}39 \ \mu\text{m}$$

Este valor es teórico y representa el mejor caso: la rugosidad real suele ser mayor por vibraciones, desgaste, filo recrecido y propiedades del material. De la fórmula se deducen dos consecuencias prácticas: la rugosidad crece con el cuadrado del avance, y un radio de punta mayor la reduce. Para mejorar el acabado es más eficaz reducir el avance o aumentar el radio de punta que cambiar la velocidad. La contrapartida de un radio mayor es el aumento de las fuerzas radiales y de la tendencia a vibrar.

4.6. Desbaste frente a acabado

Como regla práctica, el avance de desbaste no suele superar aproximadamente la mitad del radio de punta, y en acabado se selecciona a partir de la rugosidad exigida con la relación anterior.

5. Profundidad de pasada ($a_p$)

5.1. Definición y unidades

Es el espesor de material que se arranca en una pasada, medido perpendicularmente a la superficie ya mecanizada (mm). En el cilindrado coincide con la penetración radial de la herramienta.

5.2. Cálculo a partir de los diámetros

Como la herramienta reduce el radio de la pieza y no el diámetro, la profundidad es la mitad de la reducción de diámetro:

$$a_p = \frac{D_0 – D_f}{2}$$

Ejemplo. Una barra de 50 mm se reduce a 46 mm en una pasada.

Sustitución numérica:

$$a_p = \frac{50 – 46}{2}$$

Resultado:

$$a_p = 2 \ \text{mm}$$

Es un error frecuente aplicar en el volante del carro transversal la profundidad como si fuera la reducción de diámetro. En tornos con tambor graduado en diámetro, el valor indicado ya está compensado, pero conviene verificarlo.

5.3. Criterios en desbaste y acabado

• Desbaste: la mayor profundidad que permitan la potencia, la rigidez y la plaquita; como orientación, entre 2 y 6 mm. Como regla, $a_p$ no debería exceder aproximadamente dos tercios de la longitud del filo útil de la plaquita.
• Acabado: profundidades pequeñas, entre 0,1 y 0,5 mm, para minimizar fuerzas y deformaciones elásticas. Conviene que no sea inferior al radio de redondeo del filo, para evitar el frotamiento.

Lo más productivo suele ser aumentar primero $a_p$, luego $f$ y, por último, ajustar $V_c$.

5.4. Influencia en la vida de la herramienta y en los esfuerzos

Es el parámetro de menor efecto sobre la vida de la herramienta, porque aumentarlo alarga el filo en contacto sin incrementar proporcionalmente la temperatura por unidad de longitud. En cambio, la fuerza es proporcional a $a_p$: duplicarla duplica prácticamente la fuerza y la potencia.

5.5. Limitaciones

• Rigidez de la pieza: las piezas esbeltas (relación longitud/diámetro mayor de 3 a 4) se flexionan; hay que usar contrapunto o luneta y reducir $a_p$ y $f$.
• Rigidez de la máquina y de la herramienta: los voladizos largos producen vibraciones.
• Potencia y par disponibles en el husillo.
• Capacidad de sujeción del plato o de las pinzas.
• Resistencia de la plaquita en cortes interrumpidos o con sobreespesores irregulares.

6. Sección de viruta y tasa de remoción de material

6.1. Área de la sección de viruta

En el cilindrado, la sección de la viruta sin deformar no depende del ángulo de posición:

$$A = a_p \cdot f$$

Ejemplo. Con $a_p = 3$ mm y $f = 0{,}25$ mm/rev:

$$A = 3 \cdot 0{,}25 = 0{,}75 \ \text{mm}^2$$

6.2. Espesor y ancho de viruta

Si $\kappa_r$ es el ángulo de posición del filo principal (entre el filo y la dirección de avance):

$$h = f \cdot \sin \kappa_r \qquad\qquad b = \frac{a_p}{\sin \kappa_r}$$

Se comprueba que $b \cdot h = a_p \cdot f$. Un ángulo de posición menor (por ejemplo 45° frente a 90°) reparte la misma sección en una viruta más delgada y ancha, lo que reduce la carga por unidad de longitud de filo y alarga la vida de la herramienta, pero aumenta la componente radial de la fuerza.

6.3. Tasa de remoción de material (MRR)

Es el volumen de material arrancado por unidad de tiempo:

$$\text{MRR} = V_c \cdot f \cdot a_p$$

Con $V_c$ en m/min y $f$, $a_p$ en mm, el resultado queda directamente en cm³/min (el factor 1000 de pasar metros a milímetros se compensa con el de pasar mm³ a cm³).

Ejemplo. $V_c = 150$ m/min, $f = 0{,}25$ mm/rev, $a_p = 3$ mm:

$$\text{MRR} = 150 \cdot 0{,}25 \cdot 3 = 112{,}5 \ \text{cm}^3/\text{min}$$

6.4. Tiempo de mecanizado

$$t_m = \frac{L}{V_f} = \frac{\pi \cdot D \cdot L}{1000 \cdot V_c \cdot f}$$

con $L$ en mm y $t_m$ en minutos. En un cálculo real, $L$ debe incluir las distancias de aproximación y salida.

Ejemplo. $L = 120$ mm y $V_f = 191$ mm/min:

$$t_m = \frac{120}{191} \approx 0{,}63 \ \text{min} \approx 37{,}7 \ \text{s por pasada}$$

7. Fuerza específica de corte ($k_s$)

7.1. Definición y significado físico

Es la fuerza de corte principal necesaria para arrancar una sección de viruta de 1 mm² (N/mm²). Representa la resistencia del material a ser cortado en condiciones concretas y permite estimar fuerzas y potencia sin ensayos.

No es una constante del material: depende del espesor de viruta, de la geometría de la herramienta, de la velocidad y del estado del filo. Por eso las tablas la dan para condiciones de referencia.

7.2. Factores que la afectan

• Material de la pieza: su resistencia y dureza.
• Espesor de viruta ($h$): $k_s$ disminuye al aumentar el espesor (efecto de escala). Con viruta delgada el material se deforma más antes de cortarse y la energía por unidad de volumen es mayor.
• Ángulo de desprendimiento: uno positivo mayor reduce $k_s$; uno negativo lo aumenta.
• Velocidad de corte y desgaste del filo: un filo desgastado aumenta la fuerza.
• Lubricación y refrigeración, que modifican la fricción.

Un modelo muy utilizado es el de Kienzle:

$$k_s = \frac{k_{s1.1}}{h^{m_c}}$$

donde $k_{s1.1}$ es la fuerza específica para una viruta de 1 mm de ancho y 1 mm de espesor, y $m_c$ un exponente propio de cada material, normalmente entre 0,1 y 0,4. Ambos se obtienen de tablas o ensayos y varían según la fuente.

7.3. Valores orientativos de $k_s$

Intervalos aproximados para espesores de viruta de 0,2 a 0,4 mm. Para cálculos precisos, usar los datos del fabricante.

7.4. Fuerza de corte principal

$$F_c = k_s \cdot A = k_s \cdot a_p \cdot f$$

Ejemplo. Acero con $k_s = 2000$ N/mm², $a_p = 3$ mm y $f = 0{,}25$ mm/rev:

$$F_c = 2000 \cdot 3 \cdot 0{,}25 = 1500 \ \text{N}$$

7.5. Componentes de la fuerza de mecanizado

• Fuerza de corte o tangencial ($F_c$): actúa en la dirección de la velocidad de corte. Es la mayor y determina la potencia consumida.
• Fuerza de avance o axial ($F_f$): actúa en la dirección del avance; su potencia asociada es pequeña.
• Fuerza pasiva o radial ($F_p$): perpendicular a la superficie mecanizada; no consume potencia, pero tiende a separar la herramienta de la pieza y es la principal causa de flexión y de errores dimensionales.

$F_f$ y $F_p$ son normalmente una fracción de $F_c$ (del orden de 20 % a 50 %), pero dependen mucho del ángulo de posición, del radio de punta y de la geometría.

8. Potencia de corte ($P_c$)

8.1. Definición y unidades

Es la potencia mecánica consumida en el arranque de viruta: el producto de la fuerza de corte por la velocidad de corte, pues la fuerza de avance aporta una contribución despreciable. Se expresa en kW.

8.2. Fórmula de la potencia de corte

$$P_c = \frac{F_c \cdot V_c}{60000}$$

con $F_c$ en N, $V_c$ en m/min y $P_c$ en kW. El divisor 60 000 combina el paso de minutos a segundos (60) y de W a kW (1000). Sustituyendo $F_c = k_s \cdot a_p \cdot f$ se obtiene la forma equivalente:

$$P_c = \frac{k_s \cdot a_p \cdot f \cdot V_c}{60000} = \frac{k_s \cdot \text{MRR}}{60000}$$

Ejemplo. Con $F_c = 1500$ N y $V_c = 150$ m/min:

$$P_c = \frac{1500 \cdot 150}{60000} = 3{,}75 \ \text{kW}$$

Verificación con el par: con $D = 50$ mm,

$$M_c = F_c \cdot \frac{D}{2} = 1500 \cdot 0{,}025 = 37{,}5 \ \text{N}\cdot\text{m}$$

y a $n \approx 955$ rpm ($\omega \approx 100$ rad/s):

$$M_c \cdot \omega \approx 3750 \ \text{W}$$

lo que coincide con el resultado anterior.

8.3. Potencia del motor y rendimiento

$$P_m = \frac{P_c}{\eta}$$

donde $\eta$ es el rendimiento mecánico, que en tornos suele situarse entre 0,7 y 0,85 y debe obtenerse del fabricante si se dispone de él.

Ejemplo. Con $P_c = 3{,}75$ kW y $\eta = 0{,}8$:

$$P_m = \frac{3{,}75}{0{,}8} = 4{,}69 \ \text{kW}$$

8.4. Verificación de que la máquina puede ejecutar la operación

Antes de mecanizar hay que comprobar que la máquina puede suministrar la potencia que exige el corte. La condición mínima es que la potencia requerida en el motor no supere la potencia nominal disponible:

$$P_m \leq P_{nominal}$$

donde $P_m = \dfrac{P_c}{\eta}$ es la potencia que debe entregar el motor, una vez descontadas las pérdidas mecánicas de la máquina.

Esta comprobación no basta por sí sola. También hay que verificar que el par disponible a las rpm de trabajo sea suficiente. A bajas rpm, el motor entrega menos potencia que la nominal, por lo que un cálculo basado solo en la potencia máxima puede resultar optimista. El par de corte que debe vencer la máquina es:

$$M_c = F_c \cdot \frac{D}{2}$$

y debe ser menor o igual que el par que el motor y la transmisión pueden entregar a las rpm seleccionadas.

Si la máquina no cumple alguna de las dos condiciones, se corrigen los parámetros de la siguiente manera:

1. Reducir primero la profundidad de pasada $a_p$, repartiendo el material en más pasadas. Es el ajuste que menos afecta a la vida de la herramienta y al acabado, y reduce la fuerza y la potencia en proporción directa.
2. Si la limitación es de potencia a altas rpm, reducir la velocidad de corte $V_c$. Esto disminuye la potencia requerida y, además, alarga la vida de la herramienta.
3. Si la limitación es de par a bajas rpm, bajar la velocidad de corte no ayuda, porque el par de corte depende de $F_c$ y no de $V_c$. En ese caso conviene reducir el avance $f$ con moderación, sin llegar a valores tan bajos que el filo frote en lugar de cortar, pues se perdería el control de la rotura de viruta y aumentaría el desgaste.

En todos los casos, tras cada ajuste se recalculan $n$, $V_f$, $F_c$, $P_c$ y $P_m$, y se repite la verificación hasta que la operación sea viable.

9. Ejemplo integrador de cálculo

9.1. Planteamiento

Cilindrar una barra de acero de medio carbono (tipo AISI 1045) de 60 mm hasta 54 mm, en 200 mm de longitud, con plaquita de metal duro recubierto de radio de punta $r = 0{,}8$ mm, en un torno con motor de 5,5 kW y rendimiento estimado $\eta = 0{,}8$. Se emplea una sola pasada de desbaste.

9.2. Selección de parámetros

Según las tablas orientativas: $V_c = 180$ m/min, $f = 0{,}3$ mm/rev y $k_s = 2000$ N/mm².

$$a_p = \frac{60 – 54}{2} = 3 \ \text{mm}$$

9.3. Cálculos

a) Velocidad de rotación

$$n = \frac{1000 \cdot 180}{\pi \cdot 60} = \frac{180000}{188{,}5} \approx 955 \ \text{rpm}$$

Se selecciona la velocidad disponible de 950 rpm. La velocidad de corte real es:

$$V_c = \frac{\pi \cdot 60 \cdot 950}{1000} \approx 179{,}1 \ \text{m/min}$$

b) Velocidad de avance

$$V_f = 0{,}3 \cdot 950 = 285 \ \text{mm/min}$$

c) Sección de viruta

$$A = 3 \cdot 0{,}3 = 0{,}9 \ \text{mm}^2$$

d) Tasa de remoción de material

$$\text{MRR} = 179{,}1 \cdot 0{,}3 \cdot 3 \approx 161{,}2 \ \text{cm}^3/\text{min}$$

e) Fuerza de corte

$$F_c = 2000 \cdot 0{,}9 = 1800 \ \text{N}$$

f) Potencia de corte y del motor

$$P_c = \frac{1800 \cdot 179{,}1}{60000} \approx 5{,}37 \ \text{kW}$$

$$P_m = \frac{5{,}37}{0{,}8} \approx 6{,}72 \ \text{kW}$$

g) Rugosidad teórica

$$R_a \approx \frac{0{,}3^2}{32 \cdot 0{,}8} = \frac{0{,}09}{25{,}6} \approx 0{,}0035 \ \text{mm} \approx 3{,}5 \ \mu\text{m}$$

9.4. Tiempo de mecanizado

$$t_m = \frac{L}{V_f} = \frac{200}{285} \approx 0{,}70 \ \text{min} \approx 42 \ \text{s}$$

(sin incluir aproximación y salida).

9.5. Análisis de resultados y ajustes

La potencia requerida en el motor (6,72 kW) supera la disponible (5,5 kW), por lo que la operación no es viable tal como se planteó. Una solución es reducir la profundidad a 2 mm y hacer dos pasadas:

$$A = 2 \cdot 0{,}3 = 0{,}6 \ \text{mm}^2 \qquad F_c = 2000 \cdot 0{,}6 = 1200 \ \text{N}$$

$$P_c = \frac{1200 \cdot 179{,}1}{60,000} \approx 3{,}58 \ \text{kW} \qquad P_m = \frac{3{,}58}{0{,}8} \approx 4{,}48 \ \text{kW}$$

Ahora el motor es suficiente, con un margen de aproximadamente 19 %. Hay que sumar el tiempo de la pasada adicional, pero se evita sobrecargar el motor y el husillo y arriesgar el filo. La rugosidad teórica de 3,5 µm es coherente con un desbaste; para alcanzar $R_a \approx 0{,}8$ µm sería necesaria una pasada final con $f \approx 0{,}15$ mm/rev y $a_p \approx 0{,}3$ mm.

10. Conclusiones y recomendaciones prácticas

10.1. Resumen de relaciones

10.2. Criterios generales de optimización

• La velocidad de corte es el parámetro con mayor influencia en la vida de la herramienta; la profundidad de pasada, el de menor influencia; el avance ocupa una posición intermedia.
• Para maximizar la productividad en desbaste: aumentar primero la profundidad hasta el límite de potencia, rigidez y plaquita; después el avance; y finalmente ajustar la velocidad para lograr una vida de herramienta aceptable.
• En acabado se priorizan rugosidad y precisión: avances pequeños, profundidades reducidas y velocidades altas dentro del intervalo del material.
• La optimización económica busca el equilibrio entre costo de herramienta, tiempo de máquina y tiempo de cambio de filo, y no necesariamente la máxima velocidad.

10.3. Errores comunes

• Confundir las rpm con la velocidad de corte e ignorar el efecto del diámetro.
• Calcular $a_p$ como la reducción de diámetro en lugar de su mitad.
• Usar avances muy pequeños para «proteger» la herramienta, lo que produce frotamiento y desgaste prematuro.
• Trabajar con velocidades demasiado bajas en aceros de bajo carbono y aluminio, con formación de filo recrecido.
• Verificar la potencia en el punto nominal del motor sin comprobar el par disponible a las rpm de trabajo.
• Aplicar tablas genéricas sin consultar el catálogo del fabricante de la plaquita.
• Ignorar la rigidez de la pieza y del montaje en piezas esbeltas.

Referencias

Los valores numéricos de las tablas son orientativos y deben contrastarse con las fuentes técnicas:

• Boothroyd, G., y Knight, W. A. (2006). Fundamentals of machining and machine tools (3.ª ed.). CRC Press.
• Groover, M. P. (2020). Fundamentals of modern manufacturing: Materials, processes, and systems (7.ª ed.). Wiley.
• Kalpakjian, S., y Schmid, S. R. (2014). Manufacturing engineering and technology (7.ª ed.). Pearson.
• Machinery’s Handbook (30.ª ed.). (2016). Industrial Press.
• Sandvik Coromant. (s. f.). Manual de mecanizado y catálogo general de herramientas de torneado. https://www.sandvik.coromant.com

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