FUNDAMENTOS DEL MECANIZADOObjetivosMECNICA DEL CORTEConocer los principios bsicos de la formacin de la viruta y su influencia en las fuerzas de corte y el desgaste de la herramientaIntroducir el mecanizado de alta velocidad

MECNICA DEL CORTE Corte ortogonal vs corte oblicuo. Mecnica de formacin de viruta Tipos de viruta. Cinemtica y Dinmica del corte ortogonal. Balance energtico en el mecanizado. Desgaste de herramienta. Refrigeracin y lubricacin. Mecanizado de alta velocidad (MAV o HSM).

Mecnica del corteCorte ortogonal vs Corte oblicuo El filo de la herramienta (OF) es perpendicular a velocidad de corte (v).Corte ortogonal

Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonalModelos de formacin de la viruta

Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonal ngulo de cizallamiento, Formado por el plano de cizallamiento con la superficie a mecanizar. Depende de: material de pieza y conds de corte.Parmetros geomtricos Formacin de viruta: proceso de deformacin plstica. Disminuye la longitud y aumenta el espesor de la viruta. Causas para una mayor deformacin: menor , y menor (mayor s).

Factores influyentes: tenacidad pieza calidad de hrrta Efectos de ( e): velocidad salida de viruta. Pc y T.Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonalParmetros geomtricos

Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonal Deformacin, Parmetros geomtricos La relacin de estos parmetros es: Para un , si ( e) deformacin (). Para un (e=cte), si deformacin ().

Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonalLongitud de contacto de la viruta Cuando dejen de actuar sobre la viruta esfuerzos de compresin normales a la cara de desprendimiento no habr contacto con la herramienta. Longitud de contacto de la viruta con la herramienta:

Mecnica del corteViruta en el Corte Oblicuo La viruta no fluye sobre la cara de desprendimiento de la hrrta en direccin perpendicular al filo forma un ngulo con la normal.

Corte ortogonal y oblicuoSeccin de la viruta

Corte ortogonal y oblicuoSeccin de la virutamat. no arrancado necesidad de filo secundario Espesor de viruta equivalente:he = rea seccin viruta / long filo cortantep . a = l . he

Mecnica del corteTipos de Viruta Continua:Mats. tenaces y dctiles (vc, a). grandes ( ). Parcialmente segmentada:Compuesta de elementos parcialmente unidosy ligados entre s. Totalmente discontinua:Mats. frgiles (no soportan tensin de cizallamiento)Mats. dctiles (vc, avance); No metlicos.Superf. de contacto muy reducida. bajo o negativo ( ); mec. en seco; rigidez mquinaSi rigidez no adecuada, como Fc vara continuamente, aparecen vibraciones calidad superficial y precisin dimensional

Mecnica del corteTipos de Viruta Ondulada:Existencia de vibraciones. Continua con filo de aportacin (recrecido):Se forman capas de viruta debido al rozamientoen la superf de contacto viruta-herramienta, y se quedan adheridas a hrrta.Filo aportado crece hasta que rompe bruscamente.Consecuencias: acabado superf. y vida hrta.

Mecnica del corteCinemtica del corte ortogonal v, veloc. de corte: relativa entre hrrta y pieza, debida al mov. de corte. vs, veloc. de deslizamiento de la viruta respecto pieza. vc, veloc. de deslizamiento de la viruta respecto hrrta. Velocidad de deformacin muy elevada: = vs/y = 102 106 s-1 (ensayos de fluencia 10-2; choque 102) ? Usar caractersticas comunes de materiales ensayos propios(y cte separacin de planos de deslizamiento 0.0180.18 mm)

Dinmica del corteAnlisis de las fuerzas de corte ortogonalsiendo coef. friccinEn corte ortogonal, la fuerza total F est contenida en el plano normal al filo de la herramienta. Fa/Fc = tg(-)

Dinmica del corteTensiones en el corte ortogonalTensiones actuantes en el plano de cizallamiento: Tensin dinmica de cizallamiento: Tensin normal al plano de cizallamiento:

Dinmica del corteModelos de mecanizado en corte ortogonal , , no se pueden relacionar geomtricamente, pero s con teoras de plasticidad y consideraciones energticas Modelos de mecanizado. Conclusiones: Relaciones lineales.Para un determinado, y As (As = A / sin )Como resist. media de mat. en zona cizallado es cte, si As FcPara un determinado, Fc

Dinmica del corteCorte oblicuo

Dinmica del cortePresin especfica de corte, ps Estudio del arranque de viruta y clculo de fuerzas de corte y potencia presin de corte, ps o ks.Cuando A = 1 mm2, se tiene la presin especfica de corte, kso. Potencia especfica de corte, Psp: potencia necesaria para arrancar un volumen unitario de material en la unidad de tiempo.Vol de material arrancado en 1 min

Dinmica del cortePresin especfica de corte, ksFactores de los que depende ks: Caractersticas del material a mecanizar: dureza pz ks Mat. y geometra de hrrta: HTA/PZA ks ks kr, X ksEn fresado: ps = ps TABLA . k 1 ks 1%

Dinmica del cortePresin especfica de corte, ks Seccin y espesor de viruta. h, A ks

Presin especfica de corte, ks Lubricacin y refrigeracin: modifican rozamiento pieza-hrrta. Desgaste de la herramienta: modifica la hrrta ks.

Dinmica del corte En catlogos de fresado: ps hm, = ps TABLA . k . khm

Presin especfica de corte, ksDinmica del corte

Mecnica del corteFuentes de calor en el mecanizado Energa absorbida en el proceso de corte se utiliza en: Deformacin elstica: se devuelve sin producir calor. Deformacin plstica: no se devuelve (romper enlaces atmicos con desprendimiento de calor). Prdidas por rozamiento.

Def. plsticaDef. plstica yrozamientoRozamiento

Mecnica del corteTemperatura en el corte La energa disipada se convierte en calor incremento de T en zona de corte. Las mayores Ts se alcanzan con: mat pieza muy duro, alta vc y ap. Si el mat pieza tiene alto calor especfico y conductividad trmica, la T no es tan alta.vcvc

Mecnica del corteFilo recrecido Debido a la existencia de rozamiento entre viruta y hrrta alcanzar lmite de cizalladura en el interior de viruta antes que deslice sobre hrrta zona de cizalladura secundaria. Variacin de geometra de viruta y conds de corte, ya que hay un aadido al filo cortante y un aumento de e (provoca Fc). Filo adherido es inestable desgaste de la cara de desprendimiento y perjudica el acabado. Menor incidencia de filo recrecido si vc, ya que al T, el mat se ablanda e inhibe su formacin.

Mecnica del corteDesgaste de la herramienta En el corte, la hrrta est sometida a: grandes tensiones mecnicas, alta T y efectos corrosivos del refrigerante desgaste progresivo o fallo prematuro. Fallo prematuro provocado por: deformacin plstica del filo, fatiga y rotura frgil (tensiones y baja tenacidad). Desgaste progresivo no puede ser evitado, pero s controlado. Tipos de desgaste

Tipos de desgasteDesgaste de la Herramienta

Remedios al desgasteDesgaste de la Herramienta

Mecnica del corteRefrigerantes/Lubricantes Aceites de corte: minerales + aditivos; vegetales (capa lubricante); mixtos. Fluidos base agua: emulsiones (aceite mineral + agua (directas (90%) / indirectas) + emulsionante = taladrina); soluciones (sintticas y semisintticas). Tipos Refrigeracin (enfriar eficazmente hrrta): viscosidad, capacidad de mojar bien el mat (contacto), calor especfico y conductividad trmica. Lubricacin: facilita flujo viruta y . Prevenir filo recrecido Proteger de corrosin Lubricar M-H Evacuar viruta Funciones

Mecnica del corteRefrigerantes/Lubricantes Tipo y mat de hrrta: acero al C (emulsiones), HSS (sg pieza), metal duro (emulsiones o en seco) Mat de pieza: aleac. no frreas ligeras y pesadas (en seco o aceites); aleac. Ni ( emulsiones); fundicin (en seco); aceros (aceites) Conds. de mecanizado: cond extremas y delicadas ( aceites); cond ligeras (emulsiones) Tipo de mecanizado: rectificado (emulsiones); taladrado (aceites puros de baja viscosidad) Reciclaje y mantenimiento Seleccin Fluido: riego a 10225 l/min. Localizacin prxima a la zona de corte. Neblina: para acceder a zonas difciles y mejorar visibilidad pieza. En rectificado, a 1080 psi de presin, con emulsiones. Alta presin: 800 5000 psi. Acta como rompevirutas. Mayor evacuacin de calor en procesos de elevada velocidad y potencia de corte. Forma de aplicacin

Mecnica del corteMecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Causas de su aparicin: desarrollo de mat de hrrta, desarrollo de M-H (componentes y sistemas de control) y conocimientos del mecanismo de formacin de viruta y desgaste de hrrta. optimizacin y proceso diferenciado. Definicin: optimizacin del mecanizado con las limitaciones existentes pieza/material/mquina-herramienta. Puede suponer mecanizar a velocidades de corte entre 5 y 10 veces superiores a las que se utilizan de manera convencional para cada material. (no implica necesariamente rpm)

Mecnica del corteMecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) HSM como proceso diferenciado: Fenmenos fsicos asociados al corte: mats responden a la hiptesis de Salomon Fenmenos difusin asociados al desgaste de hrrta: capas de recubrimiento contra el desgaste por difusin.

Mecnica del corteMecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Consecuencias: Mayores gastos de inversin (25 veces): formacin, infraestructuras, herramientas, controles, CAD/CAM; cambio de mentalidad y distribucin del tiempo. Mayores beneficios: calidad superficial, tp mecanizado (30% en fresado), operaciones acabado (pulido), dinero en consumo de htas y seguridad.

Mecnica del corteMecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Campos de aplicacin (Solucin no general)

Mecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Anlisis DAFO

Modelos de estudio simplificacin para posterior liberacin de restricciones sealar que este tema es una mera introduccin a los fundamentos de formacin de la viruta.Estudios basados en experimentos y recientemente en FEM. sealar la importancia a la hora de optimizar los procesos de mecanizado (htas, lubricantes, MAV)Modelo Pijspanen: el sobremetal se supone dividido en muchsimos pequeos elementos, de espesor infinitesimal, que resbalan uno sobre el otro por la accin de la herramienta, segn una direccin comn determinada por el plano de cizallamiento inclinado un ngulo con respecto a la superficie plana de la pieza a mecanizar.Midiendo longitudes de viruta antes y despus, se saca el factor de recalcado y, con el ngulo de desprendimiento se saca el ngulo de cizallamiento.Parcialmente segmentada, en Titanio y metales con baja conductividad trmicaRecomendar el captulo 21 del KalpajianAdhesivo: debido al contacto ntimo entre las asperezas de metal a mecanizar y las superf de la hrrta, pueden desarrollarse fuerzas de adhesin ms fuertes que la resistencia mecnica de los materiales en contacto, lo que provoca el paso de una partcula de una superf a otra.Abrasin: accin mecnica de partculas de dureza elevada transferidas a la viruta por el filo recrecido, o propias del mat a mecanizar, o bien fragmentos pertenecientes a la hrrta arrastrados por el mecanismo de adhesin.Difusin: difusin atmica en etdo slido debida a la temperatura, incluyendo tb la debida a la existencia de afinidad qumica entre los mats de pieza y hrrta.