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Tecnología de Fabricación Grado en Ingeniería Mecánica

Tema 2 Estudio geométrico de la herramienta de corte Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación Departamento de Ingeniería Civil, de Materiales y Fabricación Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Málaga

Profesor: D. Francisco Javier Trujillo Vilches

CONTENIDOS 1. 2. 3. 4.

Geometría de la herramienta de corte elemental Influencia en el proceso de corte Formación y tipos de viruta Estudio geométrico de la sección de la viruta

1. Geometría de la herramienta de corte elemental • Mecanizado  Herramienta y material se someten a elevados esfuerzos y temperaturas (condiciones agresivas) • Fundamental  Buena elección de la Hta  Decisión delicada MATERIAL + GEOMETRÍA Acorde MATERIAL MECANIZADO + PROCESO

• Decisión no solo técnica, sino también económica. • Tiempos de corte cortos  Mayor productividad  Mayores velocidades de corte  Mayor desgaste  Materiales más resistentes  más caros / mayor cambio de herramientas • Optimizar vida de herramienta y tiempo de producción

3

1. Geometría de la herramienta de corte elemental Cuchilla elemental Corte ortogonal  Filo de corte perpendicular al movimiento Principal de corte

Cara Aγ : cara de desprendimiento Cara Aα : cara de incidencia

V

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental Ángulo de desprendimiento (γ) •

γ •

•

• • •

Comprendido entre la cara de desprendimiento y la normal a la superficie de la pieza Determina la deformación plástica del material provocando la separación de la viruta La viruta resbala sobre la cara de desprendimiento a consecuencia de un cizallamiento del material

Influye  sobre F, P de corte y tipo de viruta Al aumentar ϒ  disminuyen los esfuerzos de corte y el trabajo de deformación  Se reduce el Q generado Sin embargo, aumentos de ϒ  decremento de β  Debilita el filo de la herramienta  Materiales dúctiles (aluminio): Virutas continuas: calor rozamiento  ángulo grande (10-40º)  Materiales duros: viruta fragmentada  Menos tiempo de contacto  menor Q  ángulos de 0 a 10º

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental Ángulo de incidencia (α)

α

• Comprendido entre la cara de incidencia y la superficie de la pieza • Evitar roce entre el talón de la herramienta y la superficie mecanizada • Siempre positivo (lo más pequeño posible para no debilitar el filo de la herramienta) • Valores habituales:  Acero rápido: 6 – 14º  Metal duro: 5 – 12º

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental Ángulo de filo (β)

β

• Encargado de proporcionar la resistencia mecánica al filo de corte • Pude ser menor cuando se mecanizan materiales dúctiles

β = 90º - (α + γ)

No debe elegirse un ángulo pequeño

peligro de rotura

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental

Material a mecanizar

Ángulo de incidencia (α)

Ángulo de filo (β)

Ángulo de desprendimiento (γ)

Acero

8

62 - 68

14 - 20

Acero aleado

8

68 - 74

8 - 14

Aceros rápidos

8

72

10

Fundición gris

8

80

2

Cobre

10

55

25

Bronce

8

74

8

Aluminio

10

60

20

8

1. Geometría de la herramienta de corte elemental Ángulo de inclinación del filo (λ)

F λ

F O

O

Corte ortogonal

Corte oblicuo

Filo de la herramienta (OF) es perpendicular a la dirección del movimiento principal (V)

Filo de la herramienta (OF) forma un ángulo λ (ángulo de inclinación del filo) con respecto a la dirección del movimiento principal (V)

•

El corte oblicuo es más complejo de analizar

•

En la práctica, casi todos los procesos se llevan a cabo con corte oblicuo

9

1. Geometría de la herramienta de corte elemental Ángulos de posición de filo y de punta de herramienta Corte oblicuo con filo contenido en el plano relativo a la superficie en curso de mecanización

λ

Filo principal

κ κ’

κ Filo secundario

ε κ’ κ  ángulo de posición de filo principal κ’  ángulo de posición de filo secundario ε  ángulo de la punta de la herramienta

Pieza Ángulo Posición filo principal •Vida de la herramienta. •Formación de la viruta. • Longitud del filo que actúa sobre el corte. •Normalmente [45, 90]º

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental

v

l’

a

l O

F”

e ’

 O’

p

OF: filo primario OC: filo secundario OO´F´´F: cara de incidencia primaria l: inclinacion del filo primario : posición del filo primario OO´C´´C: cara de incidencia secundaria l´:: inclinacion del filo secundario ´:: posición del filo secundario e: ángulo de punta

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental

β

ϒ

α

Κ’ Κ

ε

λ

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental • α y γ  Plano vertical y perpendicular a la proyección del filo O’F’ • En ciertas especificaciones o normas  considerar planos ortogonales al propio filo y contrafilo (ángulos de desprendimiento normal ϒn y de incidencia normal αn) • Diferencia, con ángulos pequeños, poco importante

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental • Si no tomamos como referencias planos ortogonales al filo o sus proyecciones Secciones producidas por sendos planos verticales, uno según el eje de la hta. y otro perpendicular al anterior que definen, los ángulos de caída longitudinal γg y transversal γr Sitúan la hta. en el afilado.

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental Radio de punta de la herramienta (rε) Enlace del filo principal y el filo secundario  Radio de punta o de redondeo (rε)

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental

Desbaste

Acabado

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental Enterizas

Insertos o plaquitas

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1. Geometría de la herramienta de corte elemental Geometría de la herramienta

Nidos de viruta

Rompevirutas: •

Es una geometría vaciada en la cara de desprendimiento, que fuerza a la viruta a fragmentarse

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2. Influencia en el proceso de corte Influencia sobre los parámetros de co •El material de la herramienta influye • La geometría de la hta influye en • El avance • La profundidad de pasada

Combinación óptima de geometr

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2. Influencia en el proceso de corte

•

La generación y evacuación de la viruta • Orientación del filo principal y la sup. de desprendimiento (κ y γ)

•

La dirección de la fuerza de corte: Modifica las componentes de la fuerza de empuje •

•

Ángulo de posición del filo principal y radio de punta (κ y rε)

Accesibilidad de la herramienta • Ángulos de posición del filo principal y de filo secundario (κ y κ’) • Radio de punta (rε)

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2. Influencia en el proceso de corte

•

•

Resistencia de la herramienta • Ángulos de posición del filo principal y de filo secundario (κ y κ’) • Ángulo de desprendimiento (γ) El acabado superficial • Ángulos de posición del filo secundario y radio de punta (κ’ y rε) •

•

La estabilidad del proceso

Coste de mecanizado • Geometrías de herramienta compleja → €↑

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3. Formación y tipos de viruta Proceso de corte ortogonal

v Modelo de Pijspanen (1937)

f

Deformación por compresión

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3. Formación y tipos de viruta Modelo de planos de deslizamiento

f

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3. Formación y tipos de viruta Características de la viruta Como consecuencia del proceso de deformación plástica sufrido por la viruta, hay que tener en cuenta las siguientes consideraciones: • Es siempre un material más duro y frágil que el de la preforma de la que procede • Presenta dos zonas bien diferenciadas que pueden distinguirse a simple vista:  Brillante: la que ha estado en contacto con la cara de desprendimiento  Rugosa: la parte opuesta

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3. Formación y tipos de viruta Morfología de la viruta

Fragmentada • • •

Materiales frágiles (Fundición gris, …) Materiales dúctiles a bajas velocidades y grandes avances Proceso discontinuo (herramienta tenaz)

Continua • •

Materiales dúctiles (Al, …) Necesidad de rompevirutas

Aserrada • •

Continua con filo adherido (BUE)

•

Materiales con baja conductividad térmica Resistencia disminuye rápidamente con la temperatura Ej: aleaciones de Ti

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3. Formación y tipos de viruta Morfología de la viruta  Clasificación ISO 3685

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3. Formación y tipos de viruta Morfología de la viruta  Clasificación ISO 3685

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4. Estudio geométrico de la sección de la viruta Sección de viruta teórica (A) o no deformada, real o deformada (Ac) y equivalente (Ae)  Sección de viruta teórica (A) • Es la sección antes de ser separada de la pieza. • Se define a partir del espesor h y por el ancho b antes de ser arrancada

Kr

Kr

p = b * sen Kr y a = h / sen Kr

S=p*a=b*h 28

4. Estudio geométrico de la sección de la viruta Sección de viruta teórica (A) o no deformada, real o deformada (Ac) y equivalente (Ae)  Sección de viruta real o deformada (Ac) • Es la sección después de ser separada de la pieza. • Presenta mayor espesor hc por el proceso de recalcado que sufre • Puede sufrir también modificaciones en el ancho bc, debido al flujo lateral

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4. Estudio geométrico de la sección de la viruta Sección de viruta teórica (A) o no deformada, real o deformada (Ac) y equivalente (Ae)  Sección de viruta equivalente (Ae) • Existencia del filo secundario, OC • Porción de material OO’H sin cortar, ángulo de posición del contrafilo no nulo • Para p suficientemente grandes  O’H es despreciable, el área de la región OO’H no será tenida en cuenta y admitiremos como sección de la viruta FOO’F’ • En otros casos  Rugosidad natural inducida por el propio mecanizado K’r Kr

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4. Estudio geométrico de la sección de la viruta Sección de viruta teórica (A) o no deformada, real o deformada (Ac) y equivalente (Ae)  Sección de viruta equivalente (Ae) • Para obviar lo anterior  Se introduce el concepto de sección de viruta equivalente  Es la que corresponde a un espesor he de la viruta equivalente, referido a la longitud desarrollada del filo de corte activo

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4. Estudio geométrico de la sección de la viruta Sección de viruta teórica (A) o no deformada, real o deformada (Ac) y equivalente (Ae)  Sección de viruta equivalente (Ae)  Herramientas con radio de punta

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4. Estudio geométrico de la sección de la viruta Sección de viruta teórica (A) o no deformada, real o deformada (Ac) y equivalente (Ae)

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