informe laboratorio 4

5/27/2018 INFORME LABORATORIO 4

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RESUMEN: Este documento contiene los resultados de la prctica de laboratorio de mecanizado porarranque de viruta en un torno paralelo para un proceso de cilindrado, el material al cual se realizaron las

pruebas es un acero AISI 4140 con una herramienta de corte de carburo de tungsteno a diferentes avances,

empezando por un avance recomendado y aumentndolo de manera progresiva cada tres probetas.

Analizaremos el comportamiento del desgaste de flanco de la herramienta con diferentes avances, con elfin de encontrar cuales son las condiciones que permiten que la herramienta tenga un rendimiento optimo

teniendo en cuenta su desgaste y la velocidad de produccin.

ABSTRACT : This document contains the results of the practice of machining laboratory by boot chips ina parallel lathe to a process of turning, the material which is tested is an AISI 4140 steel with a different

developments, starting with a recommended progress and increasing progressively each three test pieces

tungsten carbide cutter. We'll discuss flank tool with different developments, wear behavior in order to find

which are conditions that allow the tool to have performance optimum taking into account their wear and

production speed.

INTRODUCCIN

En la industria el mecanizado de metales porarranque de viruta es un proceso de gran uso, ya

que, por medio de este proceso se pueden

modificar formas, dimensiones y grado deacabado superficial de las piezas, por medio de

una herramienta la cual es la encargada de

arrancar una capa que es transformada en viruta.Al realizar este laboratorio, se obtendr una

serie de datos con los cuales podamos analizar

el comportamiento del desgaste de flanco de la

herramienta, teniendo en cuenta el materialempleado. El proceso que se realizara para el

mecanizado del material ser el de cilindrado en

torno paralelo con buril de carburo de tungstenoy el material ser acero 4140. En este

laboratorio se mantuvo constante la velocidad

de corte, profundidad de pasada y los ngulos

en el buril, se analizar el comportamiento del

desgaste con diferentes avances, as como las

velocidades y fuerzas calculadas con la ayudadel programa corte ortogonal en el mecanizado

de Jos M. Alarcn Agun de la universidad de

Vigo Espaa, a partir de los modelos de Ernst -Merchant y Lee - Shaffer en los que se basa

dicho programa.

En este laboratorio la variable principal que

tomaremos como punto de anlisis ser eldesgaste de flanco de la herramienta, y

tomaremos otros como el tiempo y la masa dede viruta para encontrar una aproximacin del

factor de recalcado y analizar el efecto de el

avance por revolucin sobre el dicho factor con

velocidad de corte, profundidad y ngulosconstantes.

LABORATORIO 4, MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTEN EL TORNO PARA ACERO 4140 Y HERAMIENTA DCARBURO DE TUNGSTENO

J. GRACIA, S. RODRIGUEZ,G. CORDOBA, C. RANGEL, W.VILLARRAGA

Universidad Distrital Francisco Jos de CaldasFacultad Tecnolgica, Bogot, Colombia.


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1. OBJETIVOS

GENERAL

Analizar el desgaste de flanco de unaherramienta carburo de tungsteno en un proceso

de maquinado de un acero 4140 con diferentes

avances por revolucin.

ESPECIFICOS

Medir el desgaste de flanco por medio de unprograma de diseo (CAD).

Analizar el comportamiento del til al variarde manera progresiva el avance.Encontrar las velocidades de corte a partir delprograma de corte ortogonal en los diferentes

modelos (Ernst - Merchant y Lee Shaffer).

Analizar el efecto del avance sobre el factor derecalcado con velocidad de corte, profundidad y

ngulos constantes.

2. CONCEPTOS

2.1 Necesidad de investigacin sobre el cortede los metales.

La fabricacin de partes precisas en susdimensiones y de ajuste exacto, es esencial parala manufactura intercambiable. La precisin y

capacidad de uso de las superficies en contacto

o que embonan es directamente proporcional al

acabado superficial producido en la pieza.Todos los aos, tan solo en Estados Unidos de

Amrica ms de quince millones de toneladas

(13.6 millones de toneladas mtricas) de metal,son cortadas formado viruta, a un costo de ms

de 10.000 millones de dlares. Para reducir el

costo de maquinado, prolongar la vida de lasherramientas de corte y mantener los altos

acabados superficiales, era esencial que se

realizaran investigaciones en el rea del corte delos materiales. Desde la segunda guerra mundial

se han realizado una gran cantidad de

investigaciones en reas como la teora de corte

de los metales, la medicin de fuerzas y

temperaturas de corte, la maquinabilidad de los

materiales metlicos, la economa delmaquinado, y la teora de la accin del lquido

para el corte. Esta investigacin descubri que

el metal de una pieza, en vez de fracturarse o

romperse un poco frente a la herramienta decorte, es comprimido y despus fluye hacia

arriba por la cara de la herramienta. Como

resultado de esta investigacin se handesarrollado nuevas herramientas de corte,

velocidades y alimentaciones, ngulos y

holguras o claros de las herramientas de corte,as como nuevos lquidos para tal operacin.

Estos desarrollos han ayudado mucho al

maquinado econmico de los metales; sinembargo, todava queda mucho trabajo por

hacer, antes que puedan ser controlados todoslos factores que afectan el acabado superficial,

la duracin til de las herramientas, y el

volumen de produccin de las mquinas.[1]

2.2 Herramientas de corte.

Uno de los componentes ms importantes en el

proceso de maquinado es la herramienta de

corte o cortador, cuya funcin depende la

eficiencia de la operacin. Por lo cual se debeseleccionar bien el material de la herramienta

as como los ngulos, necesarios para maquinarapropiadamente el material de una pieza detrabajo.

Los cortadores o buriles para torno se fabrican

generalmente de cinco materiales: acero de altavelocidad, aleaciones coladas fundidas (como la

llamada estelita), carburos cementados,

cermicos y cermets. Los cortadores para torno

deben ser como sigue:1. Duros.

2. Resistentes al degaste.

3. Capaces de mantener una dureza al rojodurante la operacin de maquinado. (La dureza

al rojo es la capacidad del material de la

herramienta para mantener un borde cortanteafilado, aun cuando se enrojezca debido al alto

calor producido en la operacin de corte.)

4. Deben ser capaces de soportar impactosdurante la operacin de corte.

5. Deben tener una forma tal que la arista afilada

pueda penetrar debidamente en la pieza (la


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forma estar determinada por el material de la

herramienta de corte, el material a cortar y elngulo de filo.)[1]

Cortadores de acero de alta velocidadEs la herramienta cortante de ms uso comn.

Los aceros de esta clase pueden tenercombinaciones de tungsteno, cromo, vanadio,

molibdeno y cobalto. Estos cortadores son

generalmente de dos tipos: con base demolibdeno (Grupo M) y con base de tungsteno,

(Grupo T). Los ms utilizados en cada grupo

son , que a veces se designa 18-4-1, por quecontiene aproximadamente 18% de tungsteno,

4% de cromo, y 1% de vanadio, y del otro , obien como 8-4-1.Esta aleacin contiene 8% de

molibdeno, 4% de cromo, y 1% de vanadio. [1]

Cortadores de aleaciones fundidas.Estas herramientas de corte (de estelita)contienen usualmente 25% a 35% de cromo, 4%

a 25% de tungsteno, y de 1% a 3% de carbono;el resto es cobalto. Los buriles de estelita sirven

para altas velocidades de avance para cortes

profundos e ininterrumpidos. Cuando se afilancortadores de estelita se debe aplicar solo una

presin ligera y no se deben sumergir en agua.

[1]

Cortadores de carburo cementado.

La herramientas de carburo cementado soncapaces de velocidades de corte tres o cuatro

veces que las correspondientes a cortadores deacero de alta velocidad. Tiene baja tenacidad,

pero alta dureza y excelentes cualidades de

dureza al rojo.El carburo cementado consiste en un carburo de

tungsteno sinterizado en una matriz de cobalto.

Algunas veces se pueden agregar otrosmateriales como titanio o tantalio, antes del

sinterizado, para dar al materia las propiedades

deseadas.

Los cortadores de carburo de tungsteno simplesse utilizan para maquina fundicin o hierro

colado, y materiales no ferrosos. Ya que seforman crteres con facilidad y se desgastanrpidamente, no son adecuados para maquinar

acero. Los carburos resistentes a la formacin

de crteres, que se emplean para maquinar acero,

son fabricados agregando carburo de titanio y/otantalio al carburo de tungsteno y cobalto. Se

fabrica diferentes grados de carburos para

distintas condiciones de trabajo. Los utilizados

para cortes bastos pesados contendrn mascobalto que los empleados para corte de

acabado que son ms frgiles y tiene una mayor

resistencia al desgaste a mas alta velocidades de

acabado.[1]

2.3 Maquinabilidad de los metales.La maquinabilidad se refiere a la facilidad odificultad con la que puede ser maquinado un

metal. Deben considerarse factores como la vida

de la herramienta de corte, el acabadosuperficial producido, y la potencia mecnica

necesaria. La maquinabilidad ha sido medida en

funcin de la duracin de la herramienta enminutos, o de la velocidad de eliminacin del

material en relacin con la velocidad de corteempleada, esto es, la profundidad de corte. Para

cortes de terminado, la maquinabilidad serefiere a la vida til de la herramienta de corte y

la facilidad con la que se produce un buen

acabado superficial. [1]

2.4 Nomenclaturade la herramienta de corte.Las herramientas de corte utilizadas en el tornoson por lo general de punta simple, y aunque la

forma del buril se modifica para diversas

aplicaciones, se aplica la misma nomenclaturapara todas las herramientas.

Figura 1. Nomenclatura de un cortador de torno para usogeneral. Tomado de Krar, Steve F, Check Albert F,Tecnologa de las maquinas herramientas, 5ta Edicin,Alfaomega 2002. Pag 204

La base es la superficie inferior al cuerpo de laherramienta


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Elfilo (o arista cortante)es el borde frontal delburil que realiza el corte.Lacara es la superficie superior contra la que seempuja la viruta conforme se separa la pieza de

trabajo.

El flanco es la superficie lateral de laherramienta adyacente y situada debajo de laarista afilada.

Lapunta es el extremo filoso de la herramientade corte formado por la unin del flanco y la

superficie frontal.

El radio de punta (o nariz) es el de la curvaturade la punta. El tamao del mismo afectara el

acabado. Para desbaste se utiliza un radio de

aproximadamente 1/64 de pulg (0.38mm) y paraacabado de aproximadamente de 1/16 a 1/8 de

pulgada (1.5 mm a 3 mm).La cabeza cortante es el extremo de laherramienta (buril) afilado para hacer el corte.El cuerpo (o vstago) es el soporte del extremodel cortador, y es la parte sujetada por el porta

buril o porta herramienta. [1]

ngulos y claros en buriles para torno.El funcionamiento adecuado de un cortador

depende de los ngulos de alivio y de ataque,que deben formarse en la herramienta. Aunque

estos ngulos varan para diferentes materiales,

la nomenclatura es la misma para todas lasherramientas de corte.

El ngulo de filo de corte lateral es el que forma

la arista cortante con el costado del cuerpo de la

herramienta. Aunque estos ngulos varan paradiferentes materiales, la nomenclatura es la

misma para todas las herramientas de corte.

El ngulo del filo de cote lateral es el que formala arista cortante con el costado del cuerpo de la

herramienta. Los ngulos de ataque en buriles

de torno para uso general varan de 10 a 20,dependiendo del material a cortar. Si el ngulo

es demasiado grande (ms de 30), la

herramienta tender a vibrar.

El ngulo del filo de corte frontal es el queforma la arista cortante y una lnea

perpendicular al costado de la herramienta. Este

ngulo puede variar de 5 a 30, dependiendodel tipo de corte y acabado deseado. Un ngulo

de 5 a 15 es satisfactorio para corte de

desbaste; los ngulos entre 15 y 30 se utilizanen buriles de uso general. El ngulos ms

amplio permite que la herramienta de corte gire

hacia la izquierda para hacer cortes ligeros cercadel chuck o mandril, o cuando se tornea un

hombro de pieza de trabajo.

El ngulo de incidencia lateral es formado en el

flanco de la herramienta, debajo de la aristacortante. Este ngulo generalmente vale de 6 a

10. El claro lateral en un buril o cortador

permite que la herramienta avancelongitudinalmente hacia la pieza de trabajo

giratoria y evita que el flanco roce con la pieza.

El ngulo de incidencia frontal es el que se tienedebajo de la nariz y la parte inferior del buril, lo

que permite a la herramienta de corte penetrar

en la pieza de trabajo. Es generalmente de 10 a15 para herramientas de uso general. Este

ngulo debe medirse estando el buril montadoen el porta herramienta. Tal ngulo vara segn

la dureza, la clase de material y el tipo de corte.Esta medida angular es menor para materiales

ms duros, a fin de proporcionar apoyo bajo el

borde cortante.[1]

Figura 2.ngulos y claros en una herramienta de cortepara torno. Tomado de Krar, Steve F, Check Albert F,

Tecnologa de las maquinas herramientas, 5ta Edicin,Alfaomega 2002. Pag 205

Ver anexo 1 Tabla de ngulos recomendados(en grados) para herramientas de carburo con

punta simple.


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3. Anlisis a partir de las teoras de corteortogonal.3.1 Representacin grafica (croquis) deherramientas simples monocorte.Las herramientas o cuchillas simples, utilizadas

en tornos, limadoras, cepilladoras, mortajadoras,etc. estn constituidas por un cuerpo o mango de

seccin cuadrada o rectangular, o a veces

circular, que sirve de soporte a la parte activa dela misma y queda fijada al porta herramientas de

la mquina.

La parte de la herramienta que afectadirectamente al corte e incluye el filo y las caras

de corte con la forma y ngulos caractersticos

perfectamente definidos, se llama cabeza opunta o parte activa. La cara del mango, que

corresponde al plano de apoyo, se llama basemientras la proyeccin de la cabeza sobre la

base se define como perfil y corresponde a lavista en planta de la herramienta.

La posicin normar, en la cual se observa el

perfil, es la que corresponde a la punta haciaabajo y el mango hacia arriba; con este criterio

se define la herramienta a izquierda o derecha,

segn que el filo principal sea observado en laizquierda o en la derecha respectivamente. [2]Con este criterio definimos el buril utilizado enlas pruebas como derecho.Aprecie que en la figura se puede fcilmente

localizar la cara de corte (A) o superficie de

desprendimiento la cara de incidencia, y el filo

de corte principal (OO). A este se opone un filosecundario (OO) impropiamente llamado filo

de corte, ya que no siempre ejerce accin de

corte sobre la pieza, pero que con el anteriordetermina la punta o vrtice de la herramienta.

Al filo de corte secundario corresponde la cara o

superficie de incidencia secundaria.La proyeccin del filo principal (perfil)

determina con la generatriz del cilindro el

ngulo de ataque o de posicin , , claramentevisible en la figura 3. Dicho ngulo marca deuna forma clara la posicin de la herramienta

con respecto a la pieza.El ngulo anlogo correspondiente al filo

secundario es el llamado de ataque

secundario o de posicin secundario y define laposicin relativa de dicho filo. El ngulo

comprendido entre los dos filos es el ngulo en

el vrtice , y queda determinado por las

proyecciones horizontales sobre el plano debase de ambos filos cortantes. [2]

Figura 3. Torneado cilndrico. Tomado de MICHELETTI,Gian Federico. Mecanizado por Arranque de Viruta.

Blume. 1980. Pg. 18.

La relacin entre dichos ngulos es:

+ + = 180As mismo los ngulos sobre el plano normalmantiene la siguiente relacin:

+ + = 90Donde es el ngulo de incidencia, el ngulode aguzado y el ngulo de desprendimiento.

Para las pruebas de este laboratorio utilizamos

los siguientes ngulos en el buril:En el plano principal = 90, = 78, = 1290 + 78 + 12 = 180En el plano normal: = 8 = 70 = 128 + 70 + 12 = 903.2 Secciones de la virutaSe pueden considerar, en el corte de materiales,

tres secciones de viruta:

a) Seccin terica (A), que es la seccin antes de

ser separada de la pieza, definida por el espesorh y por su ancho b antes de ser arrancada. Elespesor de viruta, antes del arranque

corresponde a la profundidad de pasadapen losmecanizados de cepillado y es proporcional al

avance ( = ) en el cilindrado (figura 3)el ancho de viruta b puede corresponder alavance a en el cepillado y planeado en limadora.En el torneado ortogonal (cilindrado con ngulo


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de posicin de 90), el espesor h de virutacorresponde al avance por revolucin.La seccin terica vale:

= = . [2]Como nuestro caso se trata de un torneado

ortogonal ( = 90 ), podemos calcular laseccin terica A:En las pruebas usamos 12 probetas en las quese vario el avance cada tres pasadas =0.13 / = 0.18 / , =0.23 / = 0.25 / y laprofundidad = 1se mantuvo constante= = = 1 0.13 /= 0.13 = = = 1 0.18 /= 0.18

= = = 1 0.23 /= 0.23 = = = 1 0.25 /= 0.25

b) seccin real (Ac) de la viruta arrancada de lapieza, es decir, la seccin modificada con

respecto a la A, por cuanto representa un mayor

espesor (hc) y quiz tambin modificaciones deanchura (bc) a causa del flujo lateral Figura 4.Tambin la seccin real puede tomar en el

corte oblicuo un aspecto disimtrico. [2]Figura 3.

Figura 4. Tipos de seccin de viruta. Tomado deMICHELETTI, Gian Federico. Mecanizado por Arranquede Viruta. Blume. 1980. Pag. 24.La seccin real (Ac) de la viruta arrancada dela pieza no se calcula debido a que no se cuenta

con un mecanismo eficiente para medir el anchode viruta real por su misma irregularidad.c) Seccin equivalente a que corresponde un

espesor hede la viruta equivalente, referido a lalongitud desarrollada del filo de corte activo

(anchura de viruta equivalente) figura 5 laseccin equivalente es por lo tanto:

= , [2]

Figura 5. Seccin de viruta equivalente. Tomado deMICHELETTI, Gian Federico. Mecanizado por Arranquede Viruta. Blume. 1980. Pag. 24.

Para nuestro caso la seccin equivalente Ae esigual a la seccin terica A.

3.2 Mecanismos de separacin de la viruta ymodelos de estudio.En el modelo de Pijspanen el sobre metal -

creces de mecanizado figura 6 se suponedividido en muchsimos pequeos elementos, deespesor infinitesimal, que resbala uno sobre el

otro por la accin de la herramienta, segn una

direccin comn determinada por el plano de

cizallamiento inclinado un ngulo conrespecto a la superficie del plana de la pieza a

mecanizar (o con respecto al plano tangente de

la misma, en el punto de contacto filo cortantepieza). El valor del ngulo depende del

material a mecanizar y de las condiciones de

corte.


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Figura 6. Modelo de Pijspanen sobre la formacin deviruta. Tomado de MICHELETTI, Gian Federico.Mecanizado por Arranque de Viruta. Blume. 1980. Pag.27.Observando lafigura 6, se ve como la viruta sesepara de la pieza con una deformacin plstica,correspondiente al desplazamiento relativo s

de los elementos de espesor x anteriormente

considerados; y adems, como la viruta(despus de ser arrancada) resbala sobre la cara

de desprendimiento, se manifiesta tambin una

accin de rozamiento entre viruta y herramienta.El valor de la deformacin s sufrida por el

material es:

=

Para el clculo del valor de la deformacin s

vase lafigura 7, en la que OA= s y DB= x.Resulta:

=

=

=

+

= + =

= 2 + 1

Figura 7. Grafico que muestra el valor de la deformacinTomado de MICHELETTI, Gian Federico. Mecanizadopor Arranque de Viruta. Blume. 1980. Pag. 28.

De donde se deduce que la deformacin sest

relacionada con el ngulo de desprendimiento ycon el factor de recalcado.Los valores de la deformacin varan entre 2 y 5

en trabajos de torneado y aumentan en los derectificado.

El ngulo que hace mnima la deformacin

para un valor dado del ngulo dedesprendimiento, se obtiene derivando s con

respecto a e igualando acero dicha derivada:

=

+

= 0

=4

+2

Otro para metro importante para el estudio de la

formacin de la viruta es el factor de recalcado(c)o su inverso :

=

Que puede tambin ser expresado suponiendoconstante el volumen de la viruta

[h*b*l=hc*bc*lc] y en ausencia de flujo lateral

(b=bc)en funcin de las longitudes de la virutaantes y despus del corte (lc):

=

O de otra forma:

=

=

Sustituyendo el valor el valor de que hace

mnima la deformacin para un valor dado del


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ngulo de desprendimiento, se tiene que para

cumplir la condicin =1 (figura 8)

Figura 8. Deformacin s en funcin de . Tomado deMICHELETTI, Gian Federico. Mecanizado por Arranquede Viruta. Blume. 1980. Pag. 28.

Los factores c o estn condicionados por elmaterial de la herramienta y de la pieza, por la

geometra de la herramienta y por el coeficiente

de rozamiento entre viruta y herramienta y por

el fluido de corte.

La influencia de la velocidad de corte, el avancey de la profundidad de corte sobre el factor se

muestra en lasfiguras 9.10 y11.

Figura 9. Efectos de la velocidad de corte sobre .Tomado de MICHELETTI, Gian Federico. Mecanizadopor Arranque de Viruta. Blume. 1980. Pag. 29.

Figura 10. Efectos del avance sobre . Tomado deMICHELETTI, Gian Federico. Mecanizado por Arranquede Viruta. Blume. 1980. Pag. 30.

Figura 11. Efectos de la profundidad de pasada sobre .Tomado de MICHELETTI, Gian Federico. Mecanizadopor Arranque de Viruta. Blume. 1980. Pag. 30.

Ya que los valores de c o de , asi como los de

son fcilmente medibles es posible deducir deellos el valor del ngulo :

= 1

=

.[2

A continuacin resolveremos varias de lasecuaciones planteadas en los anterioresmodelos con los datos de nuestro laboratorio.Lo primero que hallaremos ser el factor derecalcado (c), este lo encontraremos entrminos del volumen por la dificultad quetenemos de medir el ancho de viruta real.Encontraremos el volumen real (Vc) a partir dela masa de viruta generada en cada pasada y elvolumen terico (V) se calcula teniendo encuenta los dimetros inicial y final.

=

Donde m es la masa y D la densidad delmaterial.

=4

Donde di es el dimetro inicial y dfel dimetro

final y l la longitud de pasada. =

= 4

Luego de encontrar (c) para cada pasada secalcula su inverso .Con los valores de definidos y = 12, seprocede a calcular la deformacin segn elmodelo de Pijspanen a partir de la siguienteecuacin.


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= 2 + 1

En la tabla 1 se muestran los datos enen el laboratorio.

Tabla 1. Factor de recalcado c, su invedeformacin .

De la tabla 1 podemos graficar la deen funcin del factor .

Figura 12. Deformacin s en funcin de . Todatos de laboratorio con =12.

Al comparar la figura 12 con lapodemos ver que se conserva la tendede la grafica, es decir que se commanera similar, se puede analizar qu

mnimo de la deformacin s, taencuentra muy cerca al valor de =1

=4

+2

En este laboratorio en las docetrabajamos con cuatro avances por rdiferentes y se mantuvo consprofundidad de pasada y la velocidad

NDE PROBETA C

1 0,99 1,01

2 0,81 1,24

3 0,83 1,21

4 1,00 1,00

5 0,83 1,21

6 0,90 1,11

7 0,94 1,06

8 0,74 1,36

9 0,80 1,25

10 0,84 1,19

11 0,93 1,07

12 0,95 1,05

contrados

rso y la

ormacin

ado de los

figura 8,cia linealortan de

e el valor

bin se, cuando:

probetasevolucintante lae corte.

Figura 13. Efectos del avanceacero 4140)

Al comparar la figura 13una similitud entre sus lmedida que el factor elevado que es en el puntequivale a 0,23 mm/rev,

incrementar y desde esteun cambio en su pendiente.Otro valor importante qupartir de los datos expaproximacin del valorinclinacin del plano de ci

de los valores ya encont

usando la siguiente expresi

=

Los valores encontrados es

Tabla 2. Angulo ngulo de i

cizallamiento .

s

1,62

1,67

1,66

1,62

1,66

1,63

1,62

1,72

1,67

1,65

1,62

1,62

Vc

1,01 121,1

1,24 121,8

1,21 120,8

1,00 121,1

1,21 120,3

1,11 121,1

1,06 112,81,36 113,6

1,25 117,1

1,19 116,1

1,07 118,3

1,05 115,6

sobre (mecanizado de

on la 10 se observaeas de tendencia, atoma su valor masen donde el avance

esta lnea tiende a

ismo punto presenta

e podemos hallar aerimentales es una

de (ngulo dezallamiento), a partir

rados de y de ,n.

n en la tabla 2.

clinacin del plano de

50,77

43,57

44,26

50,85

44,31

47,21

49,0040,42

43,31

1 44,94

48,49

1 49,22


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3.3 Velocidad de trabajo y de deformacin

En la formacin de la viruta es importante

considerar tres velocidades:-Velocidad de corte (), o sea, la velocidadrelativa entre la herramienta y piezacorrespondiente al movimiento de corte.

-Velocidad de deslizamiento (s), o sea, lavelocidad relativa de la viruta con respecto a lapieza;

-Velocidad de viruta con respecto al til oherramienta (c).

Figura 14 Grafico de velocidades. Tomado deMICHELETTI, Gian Federico. Mecanizado por Arranquede Viruta. Blume. 1980. Pag. 31.

La representacin vectorial de las velocidades

nos indica que la suma de y ces igual a la sfigura 14.

Por otra parte, considerando la constancia delvolumen:

=

=

= =

Y,

=

Y tambin:

=

La velocidad de deformacin =

es muy

alta en el corte; se puede calcular como la

relacin entre la deformacin y el tiempo

necesario para que el material atraviese la zona

de deslizamiento o cizallamiento. Kececioglu

investigo sobre la magnitud del espesor de

dicha zona, y encontr valores comprendidos

entre 0.018 y 0.18 mm.

El tiempo se puede calcular como relacin s/c

de la que se deduce:

=

=

Los valores de para los trabajos por arranquede viruta son muy superiores a los que se

alcanzan en los ensayos convencionales de

traccin y choque:

En trabajos de arranque de viruta =10 10 En pruebas de traccin esttica = 0.01 En pruebas de choque = 10 10 .De estas consideraciones se deducen las

dificultades de correlacionar las caractersticas

del material medidas en ensayos convencionales

con la reales que el material presenta cuando

est sujeto a las condiciones de mecanizado por

arranque de viruta.[2]

Figura 15 Esquema detallado del proceso. Tomado delmanual del programa corte ortogonal en el mecanizadode Jos M. Alarcn Agun de la universidad de VigoEspaa.

Para el clculo de las velocidades nosapoyamos en el programa corte ortogonal en elmecanizado de Jos M. Alarcn Agun de launiversidad de Vigo Espaa, este programasolicita como dato de entrada el ancho de viruta


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real y los ngulos de afilado del bhallar el ancho de viruta se tuvo envalor de c (factor de recalcado) eanteriormente despejndolo de laecuacin:

= =

Tabla 3. Velocidades generadas en el mecaniz

Los valores de velocidad encontrayuda del programa se encontraran e3, y se refieren a las velocidadesanteriormente y dibujadas en la figura

3.4 Nmeros adimensionales

Para el anlisis de los resultados se

mtodo de Pi de Buckingham deadimensionales tomando sieterelevantes que influyen directamendesgaste de la herramienta, estas varilongitud de corte (L), velocidad de(Vc), avance (f), profundidad (p), tie(t),desgaste de flanco (df), factor de(c). Aplicando el teorema tenemos losPi

=

=

Figura 16 grafica de nmeros adimensionales.

NDE PROBETA hc (mm) (mm/seg) s (mm/seg)

1 1,01

2 1,24

3 1,21

4 1,00

5 1,21

6 1,11 2420,28

7 1,06

8 1,36

9 1,25

10 1,19

11 1,07

12 1,05 2368,53

ril, paracuenta elcontradosiguiente

do.

dos conla tabla

definidas15.

utiliz el

nmerosvariableste en elbles son:orte realpo real

recalcadoiguientes

En este laboratorio al malongitud de pasada, la velprofundidad, tenemoscomportamiento del desgrespecto al avance por rev

Como era de esperarse elforma progresiva con el au

3.5Fuerzas de corte.

La determinacin de la fmecanizado permite cosolicitaciones dinmicassometida la herramientavalor de la potencia reefectuar el proceso. La m

potencia se consume enmaterial de la pieza, de ade la fuerza que reviste undesde este punto de vista emisma direccin que la vecorte.

En corte ortogonal, lacontenida en el plano n

herramienta.F se descompone segn 3(crculo de Merchant):Direccin del movimientoavance: Ft (Fc) y Fn (Fa).

c (mm/seg)

1835,09

)(

)cos(

==

==

FsenFF

FFF

an

ct

ntener constantes laocidad de corte y lan el eje y el

aste de flanco conlucin en el eje x.

desgate aumenta deento del avance.

erza de corte en elocer no solo lasa las que se ve

la pieza, si no eluerida para poder

ayor parte de dicha

la eliminacin del que la componentemayor importancia

aquella que tiene laocidad resultante de

uerza total F estrmal al filo de la

sistemas de fuerzas

paralelo de corte y


12/15

Plano de cizalladura y normal: Fs y Fsn

Superficie de herramienta y normal: Fy Fn

Para el caculo de las fuerzas se tomo comoayuda el programa de corte ortogonal,digitando los mismos valores de entrada que setuvieron en cuenta en el momento del calculo delas velocidades; del cual se obtuvieron los

siguientes datos.

Tabla 4. Fuerzas generadas en el mecanizado.

CONCLUSIONES Las condiciones ideales encontradaspara el material acero 4140 efectivamente

representan las condiciones que generan bajos

desgastes de la herramienta de carburo detungsteno (profundidad entre 0.5 2.3 mm,

avance por revolucin entre 0.15 - 0.4 mm y

velocidad de corte entre 120 170 m/min)

El avance tiene efectos importantessobre el factor , en la grafica numero 13 se

pueden identificar los puntos en donde seobtienen menores perdidas de energa, estaafirmacin se basa considerando el factor

como la relacin que existe entre el volumen

terico y el volumen real, a partir de estopodemos identificar que las condiciones

ideales de trabajo se encuentran cuando el

factor es lo ms cercano a 1 entendiendo esto

como la zona en donde la mayor parte de laenerga es usada en convertir el material en

viruta, en este laboratorio identificamos que

cuando tomamos el avance de 0.23 mm/rev elfactor toma su valor ms alto y al aumentarel avance el factor vuelve a valores ms

cercanos a 1.

Al aumentar el avance se genera mayordesgaste en la herramienta de corte

BIBLIOGRAFIA [1] Krar, Steve F, Check Albert F,

Tecnologa de las maquinas herramientas,5 Edicion, Alfaomega 2002.

[2] MICHELETTI, Gian Federico.Mecanizado por Arranque de Viruta. Blume1980.

[3] ESTUDIO DE LAS VARIABLES ENLAS OPERACIONES COMUNES DEMECANIZADO CON FINES DENORMAILIZACION DE ENSAYOSPARA HERRAMIENTAS DE CORTEPARA COLOMBIA,Ballestas Humberto,Julio de 2006.

[4] IMPLEMENTACION Y ESTUDIODE PASTILLAS INTERCAMBIABLESDE ACERORAPIDO SINTERIZADO EN

LA INDUSTRIA METAL MECANICANACIONAL,Gonzlez Carolina, Enero de2004.

NDE PROBETA F, DE FRICCION F, CORTE F.TRANVERSAL F,RESULTANTE F, CIZALLADURA

1

2

3

4

5 3,96

6 147,56

7

8

9

10

11

12 137,74 -20,71 139,29 105,56

)(

)cos(

+=

+=

FsenF

FF

sn

s

cosFF

FsenF

n =

=


13/15


14/15

ANEXO 1

Tomado de Krar, Steve F, Check Albert F, Tecnologa de las maquinas herramientas, 5ta Edic


15/15

informe laboratorio 4

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