Acabado superficial: Calculadoras, Conversores y Tablas

Calculadora de Acabado de Superficial

Calcular el acabado superficial del torneado en función del radio de la esquina y la velocidad de avance

Calculadora de Velocidad de Avance

Calcular la velocidad de avance que permite obtener el acabado superficial deseado

Fórmulas de acabado superficial (torneado)

Croquis de acabado de la superficie de torneado

Teoría

La rugosidad superficial de la operación de torneado depende del avance y del radio de punta de la plaquita. Un avance menor mejora el acabado superficial, al igual que un radio de punta mayor.

Consejo – La velocidad de avance se eleva al cuadrado en la fórmula y, por lo tanto, tiene una influencia más significativa. Cuando necesite mejorar la calidad de la superficie, empiece por reducir la velocidad de avance

\( \large R_a = K \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)
\( \normalsize \text {(K is a constant that depends on the units used)} \)

Consejo -Estafórmula proporciona el mejor acabado superficial teórico en condiciones óptimas. La calidad real de la superficie depende de factores adicionales como la estabilidad y el desgaste del filo.

La fórmula en unidades métricas

  • Fn – Tasa de Avance [mm/rev]
  • r – Radio de punta [mm]
  • Ra – Acabado superficial [μ]
\( \large R_a = 46 \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)

La fórmula en unidades imperiales

  • Fn – Tasa de avance [IPR]
  • r – Radio de punta [Inch]
  • Ra – Acabado superficial [μ Pulgadas]
\( \large R_a = 31,675 \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)

Tabla de conversión de acabados superficiales

Ra [Micrometers]
Ra
[Micro Inches]
 RMS CLA N (ISO)
0.025 1 1.1 1 1
0.05 2 2.2 2 2
0.1 4 4.4 4 3
0.2 8 8.8 8 4
0.4 16 17.6 16 5
0.8 32 32.5 32 6
1.6 63 64.3 63 7
3.2 125 137.5 125 8
6.3 250 275 250 9
12.5 500 550 500 10
25 1000 1100 1000 11
50 2000 2200 2000 12

Qué es el acabado superficial

Surface Finish
El acabado superficial (también llamado a veces rugosidad superficial) es una representación numérica de la «suavidad» de una superficie. Existen 3 formas principales de adquirir el valor de la rugosidad superficial:
  1. Escaneado mecánico: El método más común es escanear la superficie con una aguja que registra las micro «Colinas » y «valles» a lo largo de una sección lineal. El proceso de medición produce un gráfico analizado mediante una fórmula matemática para obtener un valor de acabado superficial.
  2. Comparación visual: Una antigua forma tradicional que rara vez se utiliza hoy en día. Compara visualmente (con ojo humano) la superficie con una paleta estándar de diferentes calidades de superficie.
  3. Escaneado visual informatizado: Una cámara digital de alta definición conectada a un ordenador realiza un escaneado óptico y calcula el acabado de la superficie.

Diccionario de Unidades de Acabado Superficial

Ra Wave
No importa qué método de escaneado se haya utilizado. Al final, hay que analizar un gráfico, como el que se muestra arriba, y obtener un único número que represente el acabado superficial. Desafortunadamente, hay varias unidades de medida en uso, y puede resultar confuso. A continuación analizaremos las unidades típicas de rugosidad superficial que se utilizan en el mundo del mecanizado

Ra – Rugosidad media

Ra es la unidad más utilizada. Según ASME B46.1, Ra es la media aritmética de los valores absolutos de las desviaciones de la altura del perfil con respecto a la línea central, registradas dentro de la longitud de evaluación.

\( \Large Ra=\frac{(\left | (R1-Cl) \right |+ \left | (R2-Cl) \right|+ \left | (Rn-Cl) \right| )}{n} \)

  • Ra – Valor de acabado superficial en micrómetros/micropulgadas
  • R1, R2, …Rn – Picos a lo largo de la superficie escaneada.
  • n- Número de picos a lo largo de la superficie escaneada
  • Cl – Altura media del perfil
\( \normalsize Ra=\frac{(\left | (R1-Cl) \right |+ \left | (R2-Cl) \right|+ \left | (Rn-Cl) \right| )}{n} \)
  • Ra – Valor de acabado superficial en micrómetros/micropulgadas
  • R1, R2, …Rn – Picos a lo largo de la superficie escaneada.
  • n- Número de picos a lo largo de la superficie escaneada
  • Cl – Altura media del perfil

Rz – Media de pico a valle

Rz es la segunda unidad más utilizada. Rz se calcula midiendo la distancia vertical desde el pico más alto hasta el valle más bajo dentro del perfil escaneado. Se toman los cinco picos más altos y los cinco valles más profundos, y luego se promedian estas distancias. Rz siempre dará un valor superior a Ra. La gente comete el error común de preguntar: «¿Cómo convertir de Ra a Rz?». No es posible, ya que se trata de dos propiedades físicas diferentes. Es como preguntar cómo convierto la altura en peso. (Más información sobre las conversiones Ra/Rz aquí)

\( \Large Rz=\frac{[Max(Rp1)- \left | Min(Rvn) \right |] + [Max(Rpn)- \left | Min(Rvn) \right |]}{n} \)

  • Rz – Valor de acabado superficial en Micrómetros/Micropulgadas
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Picos a lo largo de la superficie escaneada.
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Valles a lo largo de la superficie escaneada.
  • n- Número de Picos/Valleys a lo largo de la superficie escaneada
\( \small Rz=\frac{[Max(Rp1)- \left | Min(Rvn) \right |] + [Max(Rpn)- \left | Min(Rvn) \right |]}{n} \)

  • Rz – Valor de Acabado Superficial en Micrómetros/Micropulgadas
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Picos a lo largo de la superficie escaneada.
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Valles a lo largo de la superficie escaneada.
  • n- Número de Picos/Valleys a lo largo de la superficie escaneada

N – Números (N4, N5, …)

Otra unidad de uso común es el número «N». Esta serie de números arbitrarios del 1 al 12 (N1, N2, …N12) se define en la norma ISO 1302. Cada número corresponde a un valor Ra. Presta atención a que la escala es logarítmica. De ahí que la diferencia entre N8 y N7 sea mucho más significativa que entre N7 y N6.

N vs Ra
(Gama completa)

N vs Ra
(Gama relevante para el mecanizado)

Unidades Adicionales de Medición del Acabado Superficial

  • RMS – «Root Mean Square» (raíz cuadrada media). Media cuadrática media de las desviaciones de la altura del perfil con respecto a la línea media. Como Ra, pero en lugar del valor absoluto se utiliza el cuadrado de Ri para normalizar la señal. Rinde alrededor de un 10% por encima de Ra. Esta unidad se utiliza muy poco.
  • CLA – «Media de la línea central». Equivale a Ra en micropulgadas y se utiliza raramente.
  • Triángulos – Un antiguo sistema ISO anterior a la escala de números N. (Puede aparecer en dibujos muy antiguos)

Gráfico de acabado superficial por tecnología de mecanizado

En el siguiente gráfico, puede consultar la rugosidad superficial más baja (mejor acabado superficial) que pueden alcanzar los principales procesos de mecanizado.

Machining Process Ra [Micro Inches] Ra [Micrometers]
3D Printing 125 3.1
Drilling 63 1.6
Milling 32 0.8
Turning 16 0.4
Grinding 4 0.1
Lapping 2 0.1

Conversiones Ra/Rz

Una pregunta habitual entre maquinistas e ingenieros es: «¿Cómo convertir de Ra a Rz?». Una conversión precisa como la que se puede hacer entre Kw y HP es imposible, ya que Ra y Rz son dos propiedades diferentes.

Es como preguntar «¿cómo convierto la altura en peso?». No se puede convertir. Sin embargo, se puede hacer una estimación aproximada basándose en las estadísticas. Una persona de 1,80 m de estatura pesará entre 140 y 290 libras (con una probabilidad del 99%). Sabemos que no pesará 100 libras, ni 400.

La misma lógica se aplica al convertir Ra en Rz (o Rz en Ra). Basándonos en las estadísticas, podemos prever el intervalo Rz para un Ra específico con una probabilidad razonable.

Utilice la calculadora y los gráficos siguientes, u obtenga una explicación más detallada aquí

Calculadora de Conversión Ra / Rz

Tablas de conversión Ra / Rz

Ra a Rz Métrica

Ra [µm] Rz Range [µm]
0.1 0.4 - 2.5
0.2 0.8 - 4
0.5 2 - 9
1 4 - 14
1.5 6 - 20
2 7 - 25
3 11 - 33
5 17 - 49
10 34 - 84
15 50 - 115
20 65 - 140

Ra para Rz Pulgadas

Ra [µ Inch] Rz Range [µ Inch]
4 16 - 100
8 32 - 160
20 80 - 360
40 160 - 560
60 240 - 800
80 280 - 1000
120 440 - 1320
200 680 - 1960
400 1360 - 3360
600 2000 - 4600
800 2600 - 5600

Rz a Ra Métrico

Rz [µm] Ra Range [µm]
1 0.03 - 0.2
5 0.3 - 1.3
10 0.6 - 3
20 1.5 - 6
50 5 - 15
100 13 - 32
150 21 - 49

Rz a Ra Pulgadas

Rz [µ Inch] Ra Range [µ Inch]
40 1 - 8
200 12 - 52
400 24 - 120
800 60 - 240
2000 200 - 600
4000 520 - 1280
6000 840 - 1960

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