¿Cómo elegir entre un centro muerto y un centro vivo para torno?

Tiene un eje que girar. Sabe que necesita el apoyo del contrapunto. Pero coger el centro equivocado arruinará el acabado o quemará la pieza. Debe elegir la herramienta adecuada para cada trabajo.

Debe elegir un centro vivo para operaciones generales de torneado CNC y de alta velocidad para evitar la fricción y la acumulación de calor. Debe elegir un centro muerto para el rectificado o el torneado de alta precisión a baja velocidad, donde la desviación debe ser casi nula. La elección depende totalmente de su necesidad de velocidad frente a su necesidad de precisión extrema.

Muchos operarios destruyen los centros muertos haciéndolos funcionar a altas revoluciones. Otros arruinan trabajos de precisión utilizando un centro vivo barato con rodamientos sueltos. Quiero ayudarle a evitar estos costosos errores.

¿Cuáles son las principales diferencias funcionales entre un centro muerto y un centro vivo?

Tienes los dos en las manos. Una gira, la otra es sólida. Pero, ¿comprendes cómo esta diferencia mecánica cambia tu proceso de mecanizado?

Un centro vivo tiene cojinetes internos y la punta gira con la pieza de trabajo. Un punto muerto es una pieza sólida de acero que permanece inmóvil mientras la pieza gira contra ella. Esta diferencia estructural dicta sus niveles de fricción, capacidades de velocidad y precisión potencial.

La diferencia fundamental radica en la estructura y el movimiento.

A Centro Live¹ es un conjunto complejo. Tiene un cono frontal que entra en contacto con la pieza. Dentro de la carcasa, tiene rodamientos. Estos rodamientos permiten que el cono frontal gire de forma sincronizada con la pieza. Debido a que la punta gira con la pieza, casi no hay fricción de deslizamiento entre el centro y el agujero central. Este diseño es perfecto para condiciones de corte de alta velocidad. Sin embargo, los rodamientos no son perfectos. Tienen holguras muy pequeñas. Esto introduce una pequeña cantidad de desviación radial. Esto significa que la punta puede tambalearse ligeramente, afectando a la precisión rotacional. Normalmente los utilizamos para desbaste o semiacabado, donde la velocidad es más importante que la perfección micrométrica.

A Punto muerto² es simple. Es una estructura rígida, sólida e integrada. No se mueve. Permanece fija en el contrapunto. La pieza gira, pero el centro no. Esto proporciona un "contacto estático". Como no hay piezas móviles, no hay tambaleo del rodamiento. La rigidez es increíblemente alta. Ofrece la mayor precisión de posicionamiento posible. Sin embargo, el metal que gira sobre metal crea fricción. Esto requiere lubricación.

He aquí un sencillo desglose de las diferencias:

¿Cuáles son los riesgos de la dilatación térmica y la fricción cuando se utiliza un punto muerto?

Un punto muerto es rígido, pero genera calor. Ignorar este calor destruirá su pieza de trabajo muy rápidamente.

El principal riesgo es la dilatación térmica causada por la fricción. A medida que la pieza gira contra el punto muerto fijo, se acumula calor, lo que puede dilatar la pieza entre 0,4 y 0,6 mm. Esta dilatación fuerza la pieza contra el centro, lo que puede deformar el eje o dañar los cojinetes de la máquina.

Cuando se utiliza un punto muerto, básicamente se están frotando dos piezas de metal bajo presión. Incluso con lubricante, la fricción es inevitable. Esto crea un ciclo peligroso para su pieza.

El ciclo del fracaso
En primer lugar, la pieza gira contra la punta fija. La fricción genera calor. El metal se dilata cuando se calienta. En un eje largo, esto dilatación térmica³ puede ser importante, a veces superior a 0,5 mm. Como el contrapunto está bloqueado, la pieza en crecimiento no tiene adónde ir. Empuja con más fuerza contra el punto muerto. Esta mayor presión crea más fricción y más calor.

Consecuencias del calor
Si no se gestiona esto, los resultados son malos.

• Galling: La punta se soldará a la pieza de trabajo.
• Distorsión: El eje delgado se arquea o dobla porque está siendo apretado.
• Peligros para la seguridad: En casos graves, la presión de la herramienta combinada con la expansión puede hacer saltar la pieza de la máquina.

Cómo gestionarlo
Debe utilizar un lubricante de alta presión⁴ como la grasa de disulfuro de molibdeno. El aceite normal gira demasiado rápido. Además, debe mantener las velocidades bajas. No se puede hacer funcionar un punto muerto a 3000 RPM. Para el rectificado cilíndrico, esto es menos problemático porque el refrigerante fluye constantemente. Pero en un torno, es posible que tenga que parar la máquina, reducir ligeramente la presión del contrapunto y volver a lubricar para controlar la expansión.

¿Por qué elegir el centro vivo en lugar del centro muerto en un torno CNC?

Las máquinas CNC trabajan rápido. Un centro sólido simplemente no puede seguir el ritmo de las velocidades de producción modernas sin causar daños.

Usted elige un centro vivo para tornos CNC para manejar el corte de alta velocidad sin sobrecalentamiento. Los cojinetes giratorios eliminan la fricción que quema los centros muertos, lo que permite una producción eficiente, una mayor vida útil de la herramienta y una estabilidad dimensional constante durante tiradas largas.

Hay cuatro razones concretas por las que la industria las prefiere para los trabajos CNC.

1. Reducción de la fricción y la deformación térmica⁵
   Los tornos CNC suelen funcionar durante horas sin parar. Un centro vivo gira con la pieza. Esto detiene eficazmente la acumulación de fricción. Evita que la pieza se caliente y crezca longitudinalmente. Esto garantiza que las longitudes de los hombros se mantengan constantes desde la primera pieza hasta la última del lote.

2. Adaptación a altas revoluciones
   El torneado CNC moderno utiliza plaquitas de metal duro recubiertas. Estas herramientas funcionan mejor a altas velocidades superficiales. Un punto muerto limita las RPM. Un centro vivo le permite trabajar a la velocidad óptima para la plaquita. Si utiliza un punto muerto a altas velocidades, destruirá la punta en cuestión de minutos. El centro vivo gira libremente, reduciendo el desgaste y la ablación.

3. Prolongación de la vida útil del orificio central⁶
   A menudo trasladamos piezas de una máquina a otra. Podemos tornearla en un torno y luego pasarla a una rectificadora. Necesitamos que el orificio central se mantenga perfecto. Un centro vivo utiliza contacto rodante. No roza. No ovaliza ni marca el orificio central. Esto garantiza que el orificio central siga siendo preciso para las operaciones secundarias.

4. Reducción de las vibraciones y mejora de la estabilidad
   En el caso de piezas de eje delgado, la estructura de soporte del centro vivo absorbe algunas vibraciones de corte. Actúa como amortiguador. Esto mejora la estabilidad del proceso de mecanizado y reduce la excentricidad de la pieza, con lo que se consigue un mejor acabado superficial.

¿Cuál es el impacto del peso de la pieza en la vida útil de los cojinetes de fricción?

Los centros vivos dependen de los rodamientos. Como cualquier rodamiento, tienen un límite de carga. Sobrecargarlos provoca un fallo catastrófico.

El peso de la pieza acorta directamente la vida del rodamiento si supera la capacidad de carga radial del centro. Las piezas pesadas ejercen una gran presión sobre los anillos de rodadura, lo que provoca fatiga prematura, sobrecalentamiento y, finalmente, el agarrotamiento del centro vivo, que puede arruinar la pieza de trabajo.

Trato con clientes que van desde pequeños talleres hasta grandes acerías. Hablamos a menudo del "peso". No se puede utilizar un centro vivo estándar para sostener un rodillo pesado.

Comprender Capacidad de carga⁷
Un centro vivo maneja dos fuerzas.

• Carga axial: La fuerza de empuje del contrapunto sobre la pieza.
• Carga radial: El peso de la pieza empuja hacia abajo.
  Los centros de gravedad estándar están diseñados para soportar cargas axiales. Son buenos para ser empujados en. Son menos buenos para sostener pesos pesados arriba.

Modos de fallo de los rodamientos⁸
Si se coloca un eje pesado en un centro vivo pequeño, los rodamientos internos sufren. Las bolas o rodillos presionan las pistas. Esto se denomina "brinelling". Al girarlo con la mano, se produce una sensación de baches y rechinamiento. Además, las cargas desiguales o en voladizo amplifican esta tensión. Los rodamientos se calientan y se agarrotan. Si el rodamiento se agarrota mientras el torno gira a 1000 RPM, la punta central se detiene, pero la pieza sigue moviéndose. Esto desportilla instantáneamente la pieza y rompe su herramienta de corte.

Cálculo de la esperanza de vida
Los ingenieros utilizan el factor de vida L10 para predecir el fallo de los rodamientos. Este cálculo incluye el peso y las RPM. Si se duplica la carga, no sólo se reduce la vida útil a la mitad, sino que se reduce mucho más. Para nuestros clientes de servicio pesado, recomendamos centros con filas adicionales de rodamientos o estilos "Bull Nose". Compruebe siempre el peso máximo nominal del fabricante. Es más barato comprar un centro para cargas pesadas que desguazar un eje de 2 toneladas.

Conclusión

Los centros dinámicos son el estándar para el torneado CNC eficiente y de alta velocidad. Los centros muertos siguen siendo los reyes de la precisión para el rectificado y el trabajo a baja velocidad. Elija en función de su necesidad de velocidad frente a precisión.