Tasa de Remoción de Metales: Calculadora, fórmulas y teoría

Índice

¿Qué es el índice de la Tasa de Remoción de Metales?

La tasa de remoción de material (MRR) es el volumen de material eliminado por unidad de tiempo durante operaciones de mecanizado como fresado, torneado, taladrado y ranurado. Se designa con la letra Q y se mide en pulgadas cúbicas por minuto o centímetros cúbicos por minuto.

Calculadora de la Tasa de Remoción de Metales

¿Cómo calcular el MRR?

El índice de arranque de metal se calcula multiplicando el área de la sección transversal de la viruta por la velocidad lineal en la dirección perpendicular a la misma.

Veamos como ejemplo una sencilla aplicación de fresado:

El área del chip es A_p x A_e
La Velocidad Perpendicular es la Velocidad de Avance (Vf).

(En una operación de penetración completa, el área de viruta sería π x D² / 4, y la velocidad sería de avance en la dirección del husillo).

El resultado se multiplica por una constante en función de las unidades utilizadas (métricas/pulgadas) para obtener el resultado final en pulgadas cúbicas o centímetros cúbicos.

\( \large MRR = \text {Chip Area} \times \text { Perpendicular Speed} \times \text { Unit Constant} \)

\( \begin{matrix}
\large MRR =
\\
\large \text {Chip Area} \times
\\
\large \text { Perpendicular Speed} \times
\\
\large \text { Unit Constant}
\end{matrix} \)

Fórmulas de la Tasa de Remoción de Metales

( Para obtener explicaciones detalladas, consulte las secciones siguientes de cada solicitud)

Application	Metric [Cm³]	Inch [Inch³]
Milling	\(\LARGE \frac {A_p \times\, A_e \times\, V_f }{1,000}\)	\( \large A_p \times A_e \times V_f \)
Turning	\( \large A_p \times F_n \times V_c \ \)	\( \large A_p \times F_n \times V_c\ \times 12 \)

Drilling	\(\LARGE \frac {D \times\, F_n \times\, V_c }{4}\)	\( \large D \times F_n \times V_c\ \times 3 \)
Grooving	\( \large W \times F_n \times V_c \ \)	\( \large W \times F_n \times V_c\ \times 12 \)

Unidades utilizadas en la tabla anterior:

A_p, A_e, D, W – mm o pulgadas
V_f – m/min o pulgadas/min
_Vc – m/min o pies/min (SFM)
F_n – mm/rev o Pulgada/rev
MRR – Tasa de Remoción de Metales CM³/min o Pulgadas³/min

Explicación de las fórmulas MRR

Como se explica en la introducción, la tasa de eliminación de metales se define como:

\( \large MRR = \text {Chip Area} \times \text { Perpendicular Speed} \times \text { Unit Constant} \)

\( \begin{matrix}
\large MRR =
\\
\large \text {Chip Area} \times
\\
\large \text { Perpendicular Speed} \times
\\
\large \text { Unit Constant}
\end{matrix} \)

Desglosaremos esta fórmula básica para las principales aplicaciones de mecanizado

Tasa de Remoción de Metales en el Fresado

A_p – Profundidad axial de corte en mm o pulgadas.
A_e – Profundidad radial de corte en mm o pulgadas.
_Vf – Velocidad de avance de la mesa en m/min o pulgadas/min
MRR – Tasa de Remoción de Metales en CM³/min o pulgadas³/min

\(
\begin{matrix}
&\text{Chip Area}& & \text {perpendicular Speed} & & \text {Unit Constant}\\
\large MRR = &\overbrace{A_p\,\times\,A_e} &\times&\overbrace{V_f} &\times&\overbrace{K}
\end{matrix}
\)

En unidades imperiales, todos los parámetros están en Pulgadas; por lo tanto, se utiliza K=1 para obtener el resultado final en Pulgadas³.
En unidades métricas, Ap y Ae están en mm, mientras que V_f está en metros. por lo tanto, K=0,001 obtener el resultado en cm³.

\(
\large MRR\,[\frac {Cm^{3}}{min}] = \LARGE \frac{A_p\,\times\,A_e\,\times\,V_f}{1,000} \\
\)

\(
\large MRR\,[\frac {Inch^{3}}{min}] = A_p\,\times\,A_e\,\times\,V_f
\)

Tasa de Remoción de Metales en Torneado

A_p – Profundidad de corte en mm o pulgadas.
F_n – Avance n en mm o pulgadas.
V_c – Velocidad de corte en m/min o pies/min (SFM).
MRR – Tasa de Remoción de Metalesen CM³/min o pulgadas³/min

\(
\begin{matrix}
&\text{Chip Area}&&\text {perpendicular Speed}&&\text {Unit Constant}\\
\large MRR = &\overbrace{A_p\,\times\,F_n}&\times&\overbrace{V_c} &\times&\overbrace{K}
\end{matrix}
\)

En unidades imperiales, la velocidad se da en SFM y K es igual a 12 para convertir la velocidad en Pulgadas/min y obtener el resultado final en pulgadas³.
En unidades métricas, K=1 para obtener el resultado en Cm³

\(
\large MRR\,[\frac {Cm^{3}}{min}] = A_p\,\times\,F_n\,\times\,V_c
\)

\(
\large MRR\,[\frac {Inch^{3}}{min}] = A_p\,\times\,F_n\,\times\,V_c\,\times\,12
\)

Tasa de Remoción de Metales en la Perforación/Taladrado

Croqui de Tasa de Remoción de Metales en perforación

D – Diámetro de la broca en mm o pulgadas.
F_n – Avance por revolución en mm o pulgadas.
V_c – Velocidad máxima de corte en m/min o pies/min (SFM).
MRR – Tasa de Remoción de Metales CM³/min o Pulgadas³/min

\(
\begin{matrix}
&\text{Chip Area}&&\text {perpendicular Speed}&&\text {Unit Constant}\\
\large MRR = &\overbrace{D\,\times\,F_n\,\times\,0.5}&\times&\overbrace{V_c\,\times\,0.5} &\times&\overbrace{K}
\end{matrix}
\)

El área de viruta es el radio (D/2) de la broca multiplicado por el avance por revolución.
La velocidad comienza con cero en el centro de la broca y alcanza su máximo en el diámetro exterior. Por lo tanto, utilizamos la velocidad media, que es Vcmax/2.
En unidades imperiales, la velocidad se da en SFM, y K es igual a 12 para convertir la velocidad en Pulgadas/min y obtener el resultado final en Pulgadas³.
En unidades métricas, K=1 para obtener el resultado en Cm³

\(
\large MRR\,[\frac {Cm^{3}}{min}] = \LARGE \frac{D\,\times\,F_n\,\times\,V_c}{4} \\
\)

\(
\large MRR\,[\frac {Inch^{3}}{min}] = D\,\times\,F_n\,\times\,V_c\,\times\,3
\)

Tasa de Remoción de Metales en el Tronzado y Ranurado

Esbozo de Tasa de Remoción de Metales para Ranurado y Tronzado

W – Anchura de la ranura en mm o pulgadas.
F_n -Velocidad de avance en mm o pulgadas.
V_c – Velocidad de corte en m/min o pies/min (SFM).
MRR – Tasa de Remoción de Metalesen CM³/min o pulgadas³/min

\(
\begin{matrix}
&\text{Chip Area}&&\text {perpendicular Speed}&&\text {Unit Constant}\\
\large MRR = &\overbrace{W\,\times\,F_n}&\times&\overbrace{V_c} &\times&\overbrace{K}
\end{matrix}
\)

En unidades imperiales, la velocidad se da en SFM, y K es igual a 12 para convertir la velocidad en Pulgadas/min y obtener el resultado final en Pulgadas³.
En unidades métricas, K=1 para obtener el resultado en Cm³

\(
\large MRR\,[\frac {Cm^{3}}{min}] = W\,\times\,F_n\,\times\,V_c
\)

\(
\large MRR\,[\frac {Inch^{3}}{min}] = W\,\times\,F_n\,\times\,V_c\,\times\,12
\)

¿Para qué sirve el MRR?

La Tasa de Remoción de Metal se utiliza con dos fines principales:

1) Estimación del consumo de energía de la máquina para un conjunto determinado de condiciones de mecanizado

Cada materia prima tiene una propiedad de Fuerza de Corte Específica, designada por Kc. La constante se expresa en unidades de presión (fuerza por superficie) y suele indicarse en Mpa (N/mm²) o N/Icnh². La fuerza de corte específica indica cuánta fuerza se necesita para cizallar una viruta de la materia prima, y multiplicándola por el índice de arranque de viruta se obtiene la potencia de mecanizado necesaria. Este método de cálculo de la potencia de mecanizado es una estimación indirecta; sin embargo, debido a su sencillez y precisión decente, es la forma más utilizada para calcular la potencia de mecanizado.

2) Comparación de la productividad de dos procesos de mecanizado

Supongamos que necesitamos fresar un cubo de dimensiones 1″ X 1″ X 1″ con una fresa de 0,5″ de diámetro. Dos trabajadores sugieren enfoques diferentes para realizar la tarea.

El trabajador nº 1 r sugiere utilizar una fresa acalanada de 1/2″ y 4 estrías con unas condiciones de corte A_p=0,5″, A_e=0,25″, f_z=0,004 Pulgada/rev y V_C=300 SFM.
El trabajador nº 2 sugiere utilizar una fresa acanalada de 1/2″ y 6 canales con condiciones de corte Ap=0,5″, Ae=0,1″, fz=0,005 Pulgada/rev y Vc=350 SFM.

Para evaluar qué opciones ofrecen la mejor productividad, podemos comparar el MRR de ambas opciones:

Trabajador #1:

\( \large n = \, \LARGE \frac {V_c \times\,12}{\pi\times\,D} =\,\frac{300\times12 }{3.1415\times0.5} = \large\,2,293 \,\,RPM \) \( \large V_f = F_z\times n \times Z = 0.004 \times 2,293 \times 4 = 37\, Inch/min \) \( \large MRR = A_p \times A_e \times V_f = 0.5 \times 0.25 \times 37 = 4.6\,\, Inch^{3}/min \)

Trabajador #2:

\( \large n = \, \LARGE \frac {V_c \times\,12}{\pi\times\,D} =\,\frac{350\times12 }{3.1415\times0.5} = \large\,2,675 \,\,RPM \) \( \large V_f = F_z\times n \times Z = 0.005 \times 2,675 \times 6 = 80\, Inch/min \) \( \large MRR = A_p \times A_e \times V_f = 0.5 \times 0.1 \times 80 = 4.0\,\, Inch^{3}/min \)

Comparando el valor MRR de las opciones, podemos ver que el enfoque sugerido por el trabajador nº 1 proporciona una mayor productividad.