Calculadora de velocidad del husillo

Una calculadora de velocidad del husillo determina la velocidad de rotación, en revoluciones por minuto (RPM), a la que debe funcionar el husillo de una máquina herramienta para una velocidad de corte y un diámetro de herramienta determinados. Los operadores de máquinas herramienta la utilizan para preparar fresadoras, tornos, taladradoras y máquinas CNC antes del corte.

¿Qué es la velocidad del husillo?

La velocidad del husillo es la rapidez con la que gira el husillo, medida en RPM. El husillo es el eje giratorio que sujeta la herramienta de corte (en fresado y taladrado) o la pieza de trabajo (en torneado). Hacer funcionar el husillo a una velocidad demasiado alta o demasiado baja puede desgastar rápidamente la herramienta, quemar el material o dejar una superficie áspera.

La velocidad adecuada del husillo depende de dos factores: la rapidez con la que debe desplazarse el filo de corte por el material (la velocidad de corte) y el ancho de la herramienta o de la pieza de trabajo (el diámetro).

Fórmula de la velocidad del husillo

$\text{Velocidad del husillo (RPM)} = \frac{\text{Velocidad de corte} \times 1000}{\pi \times \text{Diámetro de la herramienta}}$

• La velocidad de corte es la velocidad del filo de corte con respecto al material, en metros por minuto (m/min). Depende del material que se corta y del material de la herramienta.
• El diámetro de la herramienta es el diámetro de la herramienta de corte, en milímetros (mm). En el torneado, es el diámetro de la pieza de trabajo.
• El factor 1000 convierte metros en milímetros para que las unidades coincidan. En pulgadas, la misma regla se escribe como N = 12 V ÷ (π D), con V en pies de superficie por minuto y D en pulgadas.
• π (pi) es aproximadamente 3,14159. Aparece porque el filo de la herramienta traza un círculo una vez por revolución, y la circunferencia de ese círculo es π multiplicado por el diámetro.

Una herramienta más ancha recorre una distancia mayor en cada vuelta, por lo que necesita menos vueltas por minuto para alcanzar la misma velocidad de corte. Una herramienta más estrecha necesita más vueltas por minuto.

Cómo calcular la velocidad del husillo

1. Determine la velocidad de corte recomendada para el material y la herramienta utilizados, en m/min. Los proveedores de herramientas y materiales publican estos valores.
2. Mida el diámetro de la herramienta (o el diámetro de la pieza de trabajo en el torneado) en mm.
3. Multiplique la velocidad de corte por 1000.
4. Multiplique el diámetro de la herramienta por π (aproximadamente 3,14159).
5. Divida el primer resultado entre el segundo. El resultado es la velocidad del husillo en RPM.

Ejemplo

Un operario fresa acero dulce con una fresa frontal de acero rápido (HSS) de 10 mm. Una velocidad de corte de unos 30 m/min (100 pies de superficie por minuto) es una elección prudente para esta combinación.

$\text{RPM} = \frac{30 \times 1000}{\pi \times 10} = \frac{30{,}000}{31.42} \approx 954.9 \text{ RPM}$

El operario ajusta el husillo a unas 955 RPM.

Velocidades típicas del husillo según el material

Las velocidades de corte siguientes proceden de las velocidades superficiales recomendadas para herramientas de acero rápido de la Universidad de Florida, convertidas de pies de superficie por minuto a metros por minuto. La universidad califica estos valores de prudentes, elegidos para un taller de enseñanza. Sugiere multiplicarlos por 2,5 para herramientas de carburo. La columna de RPM usa una herramienta de 10 mm de diámetro.

Los metales más blandos y con mayor conductividad térmica, como el aluminio, toleran velocidades de corte mucho más altas que los metales más duros o sensibles al calor, como el titanio.

Por qué importa el diámetro de la herramienta

El diámetro y la velocidad del husillo están relacionados de forma inversa. Si el diámetro de la herramienta se duplica, las RPM necesarias se reducen a la mitad, porque el filo de la herramienta más grande ya recorre el doble de distancia por revolución. Por eso una broca pequeña gira mucho más rápido que una grande para cortar el mismo material con la misma velocidad de corte.

Torneado frente a fresado y taladrado

En el fresado y el taladrado, el diámetro utilizado en la fórmula es el diámetro de la herramienta de corte giratoria. En el torneado, gira la pieza de trabajo en lugar de la herramienta, por lo que se utiliza el diámetro de la pieza. Como la pieza de trabajo suele estrecharse a medida que se elimina material, algunos tornos utilizan un control de velocidad superficial constante para aumentar automáticamente las RPM a medida que disminuye el diámetro y mantener constante la velocidad de corte.

Ajuste de la velocidad calculada

La fórmula proporciona un valor inicial. Los operadores de máquinas herramienta suelen ajustarlo por los siguientes motivos:

• Estado de la herramienta. Una herramienta desgastada o desafilada puede requerir una velocidad menor.
• Rigidez de la máquina. Una máquina o una configuración menos rígida pueden vibrar a la velocidad calculada y requerir una velocidad menor.
• Refrigeración. Una lubricación menor exige una velocidad menor. La guía del taller de la Universidad de Florida, por ejemplo, reduce la velocidad y el avance al 60 % cuando el aceite se aplica a mano en lugar de con refrigerante abundante.
• Velocidades disponibles. Las máquinas antiguas con poleas accionadas por correa solo ofrecen unas pocas velocidades fijas, por lo que el operador elige la velocidad más cercana que sea igual o inferior al valor calculado.

Hacer funcionar el husillo a una velocidad demasiado alta tiende a desgastar o romper la herramienta y puede quemar la pieza de trabajo. Hacerlo funcionar a una velocidad demasiado baja produce virutas largas y fibrosas y un acabado superficial deficiente, ya que la herramienta roza en lugar de cortar limpiamente.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la velocidad del husillo en el mecanizado? La velocidad del husillo es la velocidad de rotación del husillo de una máquina herramienta, en RPM. Determina la rapidez con la que giran la herramienta de corte o la pieza de trabajo durante el corte.

¿Cómo calculo la velocidad del husillo? Multiplique la velocidad de corte (en m/min) por 1000 y divida el resultado entre π multiplicado por el diámetro de la herramienta (en mm). El resultado es la velocidad del husillo en RPM.

¿Por qué cambia la velocidad del husillo con el diámetro de la herramienta? Una herramienta de mayor diámetro recorre una distancia mayor en una vuelta. Para mantener la misma velocidad de corte en el filo, debe girar más lentamente que una herramienta más pequeña.

¿Qué ocurre si la velocidad del husillo se ajusta demasiado alta o demasiado baja? Una velocidad demasiado alta causa un desgaste rápido de la herramienta, la rotura de la herramienta y una pieza de trabajo quemada o descolorida. Una velocidad demasiado baja provoca una formación deficiente de virutas, un acabado superficial áspero y un corte más lento.

¿Funciona la misma fórmula para el torneado, el fresado y el taladrado? Sí. La fórmula es la misma para los tres procesos. En el fresado y el taladrado, el diámetro es el de la herramienta de corte. En el torneado, es el diámetro de la pieza de trabajo en el punto de corte.

¿Se pueden usar pies por minuto en lugar de metros por minuto? La fórmula anterior usa metros por minuto. Para convertir pies por minuto en metros por minuto, se multiplica por 0,3048, ya que 1 pie (0,3 m) = 0,3048 metros.

Referencias

1. University of Florida, Department of Mechanical and Aerospace Engineering. Speeds and Feeds. Laboratorio de Diseño y Fabricación de la UF — N = 12 V/(πD); velocidades superficiales recomendadas para acero rápido según el material; ×2,5 para carburo; 60 % cuando el aceite se aplica manualmente.
2. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI, Appendix B.9: Factors for units listed by kind of quantity or field of science. NIST SP 811 Apéndice B.9 — 1 pie = 0,3048 m exactamente.