tecnología mecánica procesos de remoción de material: corte
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Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
Tecnología Mecánica
Procesos de remoción de Material
Fac. de Ingeniería
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2
Contenido
Introducción
Formación de viruta
Desgaste de la Herramienta
Terminación superficial
Materiales de Herramientas
Fluidos de Corte
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3
Introducción
Procesos de remoción de material
Corte
Abrasivos
No tradicionales
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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4
Introducción
Procesos de corte Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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5
Introducción
Procesos de corte: Torneado Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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6
Introducción
Procesos de corte: Torneado Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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7
Introducción
Procesos de corte: Torneado Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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8
Introducción
Procesos de corte: Fresado Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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9
Introducción
Procesos de corte: Fresado Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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10
Introducción
Procesos de corte: Fresado Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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11
Introducción
Procesos Abrasivos Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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12
Introducción
Procesos No tradicionales Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
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13
Introducción
Motivos que justifica su aplicación
Precisión dimensional.
Bordes agudos o esquinas filosas.
Acabado de superficies tratadas térmicamente.
Textura superficial.
Número de partes a fabricar.
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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14
Introducción
Desventajas de su aplicación
Desperdicio de material.
Mayor energía, capital y mano de obra.
Mayor tiempo de procesado.
Puede ocasionar efectos adversos a la superficie.
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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15
Variables involucradas
Independientes
Material de la herramienta
Forma, terminación superficial y filo
Material de la pieza
Parámetros de corte
Uso de fluido de corte
Características de la máq. Herramienta
Introducción
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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16
Variables involucradas
Dependientes
Tipo de viruta producida
Fuerza y energía disipada
Temperatura del trabajo, herramienta y viruta
Desgaste y falla de la herramienta
Terminación superficial
Introducción
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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17
Formación de viruta
Modelo de corte ortogonal Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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18
Formación de viruta
Modelo de corte ortogonal Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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19
Formación de viruta
Modelo de corte ortogonal Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Modelo de corte ortogonal Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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21
Formación de viruta
Modelo de corte ortogonal Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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22
Formación de viruta
Modelo de corte ortogonal Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Modelo de corte ortogonal
Relación de corte o viruta, r
1 )cos(
0
rsen
t
tr
c
ct
tr 0
)cos(
0
lt
senlt
c
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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24
Modelo de corte ortogonal
Deformación cortante
AB AO OB
OC OC OC
)tan()cot(
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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25
Modelo de corte ortogonal
Velocidad de deformación cortante
rVVtVVt ccc 0
sen
VVV cs cos)cos(
d
Vs
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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26
Formación de viruta
Tipos de virutas Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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27
Tipos de virutas
Continua
Altas velocidades de corte
Angulo de corte grande
En materiales dúctiles
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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28
Tipos de virutas
Continua Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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29
Tipos de virutas
Continua
Buena terminación superficial
Necesidad de rompevirutas
Propiedades de la viruta
Mas dura
Menos dúctil
Mas fuerte
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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30
Tipos de virutas
Continua con Acumulación de Borde Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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31
Tipos de virutas
Continua con Acumulación de Borde
Acumulación de material en el borde de la herramienta
Produce una terminación superficial pobre
Cambia la geometría de la herramienta
Bajo ciertas circunstancias es deseable
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Tipos de virutas
Continua con Acumulación de Borde Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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33
Tipos de virutas
Continua con Acumulación de Borde
Afinidad del material pieza y herramienta
En materiales con gran endurecimiento por deformación
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Tipos de virutas
Continua con Acumulación de Borde
Se disminuye con:
Menor profundidad de corte
Mayor ángulo de desprendimiento
Borde de corte afilado
Uso de fluidos de corte
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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35
Tipos de virutas
Aserrada
Presentan zonas de alta y baja deformación
Frecuente en metales con baja conductividad térmica
Resistencia fuertemente afectada por la temperatura
Forma de diente de sierra
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Tipos de virutas
Aserrada Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Tipos de virutas
Discontinua o segmentada
Materiales frágiles
Con inclusiones duras o impurezas
Profundidades de corte grandes
Muy baja o muy alta velocidad de corte
Ángulos de desprendimiento pequeños
Requieren máquinas con muy buena rigidez
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Tipos de virutas
Discontinua o segmentada Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Tipos de virutas
Discontinua o segmentada
Requieren máquinas con muy buena rigidez
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Fuerzas de corte
tanF
N
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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41
Formación de viruta
Fuerzas de corte
sin cos
cos sin
cos sin
sin cos
c t
c t
s c t
n c t
F F F
N F F
F F F
F F F
tan
tan
t c
c t
F F
F F
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Fuerza de empuje Ft
tan( )t cF F
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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43
Formación de viruta
Fuerza de empuje Ft Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Efectos sobre la fuerza de corte Fc
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Efectos sobre la fuerza de corte Fc
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Estudio de esfuerzos
Tension Cortante
Tension Normal
s
s
n
s
F
A
F
A
0
sins
tA
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Esfuerzos en el plano de corte Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Esfuerzos en la herramienta Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Ecuación de Merchant
Relación entre ángulo del plano de corte con propiedades del material y variables del proceso.
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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50
Formación de viruta
Ecuación de Merchant
Máximo esfuerzo cortante en
s
s
F
A
0
sins
tA
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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51
Formación de viruta
Ecuación de Merchant
Máximo esfuerzo cortante en
cos( )sF R
cos( )cF R
sec( )cos( )s cF F
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Ecuación de Merchant
Máximo esfuerzo cortante en
0
sec( )cos( )sins c
s
F F
A t
cos( )cos sin( )sin 0d
d
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Ecuación de Merchant
Máximo esfuerzo cortante en
cos( )cos sin( )sin 0d
d
sin( )sin cos( )cos
tan( ) cot tan(90 )
2 90
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Ecuación de Merchant
Máximo esfuerzo cortante en
452 2
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Ecuación de Merchant
Resultados
452 2
s
s
F
A
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Ecuación de Merchant Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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Formación de viruta
Energía específica total
0
cc
Fk
t
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
0
0
T c
cTT
cT
L F d
F dLu
Vol w t d
F V Potu
t V MRR
Energía especifica de corte
Presión o fuerza especifica de corte
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Formación de viruta
Energía específica debida a la fricción
0 0
0
( sin cos )
cf
c tf
FV Fru
t V t
F F ru
t
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
T f su u u
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Formación de viruta
Energía específica debida a la deformación cortante
0
s ss
FVu
t V
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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60
Formación de viruta
Energía específica de corte Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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61
Formación de viruta
Energía específica de corte Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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62
Formación de viruta
Temperatura
Afecta la dureza y resistencia al desgaste de la herramienta
Causa cambios dimensionales
Induce daño superficial
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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63
Formación de viruta
Temperatura Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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64
Formación de viruta
Temperatura Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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65
Formación de viruta
Temperatura Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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66
Formación de viruta
Temperatura Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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67
Formación de viruta
Temperatura
´ 031.2 fY Vt
Tc K
´ Tension de fluencia al corte
Velocidad de corte
Calor especifico volumetrico
Difusividad termica
fY
V
c
K
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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68
Formación de viruta
Temperatura en torneado
a bT V f
Herram. a b
Carburo 0.2 0.125
Acero Rápido 0.5 0.375
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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69
Formación de viruta
Medición de Fuerza y Temperatura Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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70
Formación de viruta
Datos experimentales: Fuerza Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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71
Formación de viruta
Datos experimentales: Temperatura Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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72
Desgaste de la Herramienta
Herramienta sujeta a condiciones extremas de operación
Desgaste de la herramienta afecta
Terminación superficial
Dimensiones
Economía del proceso
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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73
Desgaste de la Herramienta
Tipos de fallas
Fractura
Deformación térmica
Desgaste gradual
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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74
Desgaste de la Herramienta
Tipos de desgastes
De Flanco
En Cráter
Radio de Punta o Nariz
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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75
Desgaste de la Herramienta
Desgaste de Cráter y Flanco Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
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76
Desgaste de la Herramienta
Mecanismos de desgastes
Abrasión
Adhesión
Difusión
Deformación plástica
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
77
Desgaste de la Herramienta
Mecanismos de desgastes
Abrasión
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
78
Desgaste de la Herramienta
Mecanismos de desgastes
Adhesión
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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79
Desgaste de la Herramienta
Mecanismos de desgastes
Difusión
A nivel atómico, favorecido por altas presiones, temperatura y el tiempo.
Deformación plástica
Cambio de la geometría de la herramienta.
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
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80
Desgaste de la Herramienta
Desgaste de Flanco
Por abrasión y adhesión
Ecuación de Taylor (1907)
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
81
Desgaste de la Herramienta
Ecuación de Taylor
Vida de la Herramienta
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
82
Desgaste de la Herramienta
Ecuación de Taylor
Vida de la Herramienta
1 1n nT C V
nVT C
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
83
Desgaste de la Herramienta
Ecuación de Taylor
Vida de la Herramienta
nVT C
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
84
Desgaste de la Herramienta
Ecuación de Taylor generalizada
n x yVT d f C
1 1 yxn n n nT C V d f
7 7 4 1
0.15 0.15 0.6n x y
T C V f d
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
85
Desgaste de la Herramienta
Desgaste de Cráter
Temperatura
Afinidad entre material de la pieza y herramienta
También adhesión y abrasión
Máximo desgaste coincide con zona de mayor temperatura
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
86
Desgaste de la Herramienta
Desgaste de Cráter Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
87
Desgaste de la Herramienta
Desgaste de Cráter Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
88
Desgaste de la Herramienta
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
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89
Desgaste de la Herramienta
Muesca de Desgaste
Marca pronunciada en desgaste de flanco
Presente en la porción del filo en contacto con superficie a mecanizar
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
90
Desgaste de la Herramienta
Muesca de Desgaste Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
Univ. Nac. de La Pampa
91
Desgaste de la Herramienta
Tipos de Desgaste Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
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92
Desgaste de la Herramienta
Criterios para determinar el desgaste
Inspección directa del filo
Aumento del consumo de potencia
Degradación de la terminación superficial
Evolución de las cotas de la pieza
Emisión acústica
Tiempo acumulado de corte
Aumento de la Vibración
Etc..
Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
Fac. de Ingeniería
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93
Desgaste de la Herramienta
Emisión acústica Introducción
Formación de
viruta
Desgaste de la
Herramienta
Terminación
superficial
Materiales de
Herramientas
Fluidos de
Corte
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