TEORIA DE TEORIA DE CORTECORTE

PROCESOS DE CORTE RELACIONADOS CON LA FABRICACIÓN DE PIEZAS

MECÁNICAS MEDIANTE EL CIZALLAMIENTO DEL METAL

PROF. CARMELO HERNANDEZ

ELEMENTOS PRESENTES EN UN PROCESO DE CORTE

SE PUEDEN DISTINGUIR TRES ELEMENTOS PRINCIPALES:

1) PIEZA

2) HERRAMIENTA

3) MAQUINA-OPERERADOR

PIEZA

PIEZA

Dimensiones en mm.

TIPOS DE HERRAMIENTA

DE ACUERDO A SUS FILOS PUEDEN SER:

1) MONOFILOS, UN SOLO FILO DE CORTE

2) MULTIFILOS, VARIOS FILOS DISTRIBUIDOS REGULARMENTE.

3) POLICORTANTES, DISTRIBUCIÓN ALEATORIA DE SUS FILOS

TIPOS DE MÁQUINAS-HERRAMIENTA

SE PUEDEN DISTINGUIR LOS SIGUIENTES GRUPOS PRINCIPALES:

1) TORNOS, LIMADORAS: USAN HERRAMIENTAS MONOFILO.

2) FRESADORAS, TALADROS: USAN HERRAMIENTAS MULTIFILOS

3) RECTIFICADORAS: USAN HERRAMIENTAS POLICORTANTES.

MATERIALES DE LAS PIEZAS

ENTRE LOS MATERIALES MAS USADOS SE ENCUENTRAN:

1) ACEROS, ACEROS INOXIDABLES.

2) FUNDICIONES.

3) MATERIALES ENDURECIDOS.

4) MATERIALES NO METÁLICOS COMO ALUMINIO.

MATERIALES DE LAS HERRAMIENTAS

LOS MATERIALES DE LAS HERRAMIENTAS MAS USADOS SON:

1)ACERO RÁPIDO (HSS) O SUPER RÁPIDO (HHSS).

2) PLAQUITAS DE CARBURO CON Y SIN RECUBRIMIENTO.

3) CERÁMICAS.( OXIDO DE ALUMINIO)

4) NITRURO DE BORO CÚBICO ( CBN) Y DIAMANTE.

PARTES DE UNA HERRAMIENTA

MONOFILO.

SE PUEDEN DIVIDIR EN:

1) VASTAGO O PARTE DE SUJECIÓN.

2) PARTE CORTANTE

ELEMENTOS DE LA PARTE CORTANTE DE UNA HERRAMIENTA MONOFILO

ENCONTRAMOS:

1) FILO PRINCIPAL.

2) FILO SECUNDARIO

3) PUNTA.

SUPERFICIES DE LA PARTE CORTANTE

DE UNA HERRAMIENTA MONOFILO

TRES SUPERFICIES SE ENCUENTRAN:

1) LA CARA: DONDE SE DESPRENDE EL MATERIAL, VIRUTA.

2) EL FLANCO PRINCIPAL: DONDE PASA LA SUPERFICIE TRANSITORIA DE LA PIEZA.

3) FILO SECUNDARIO: DONDE PASA LA SUPERFICIE MECANIZADA DE LA PIEZA.

ANGULOS DE UNA HERRAMIENTA MONOFILO

OPERACIÓN DE TORNEADO

LOS MOVIMIENTOS EN UNA OPERACIÓN DE TORNEADO SON:

1) MOVIMIENTO DE ROTACIÓN COMUNICADO A LA PIEZAPIEZA.

2)MOVIMIENTO DE AVANCE COMUNICADO A LA HERRAMIENTAHERRAMIENTA.

3)MOVIMIENTO DE PROFUNDIDAD COMUNICADO A LA HERRAMIENTAHERRAMIENTA.

Pieza

Herramienta

Torno

AVANCE Y PROFUNDIDAD DE CORTE

SUPERFICIES DE MECANIZADO

OPERACION DE CILINDRADO EXTERIOR Y REFRENTADO

PARAMETROS DE CORTE

PARA QUE PUEDA EXISTIR O TENER LUGAR UN PROCESO DE CORTE DEBEN AJUSTARSE EN LA MÁQUINA:

1)FRECUENCIA ROTACIONAL.

2)AVANCE.

3)PROFUNDIDAD DE CORTE.

VELOCIDAD DE CORTE

ESTA DEFINIDA COMO LA VELOCIDAD TANGENCIAL DE LA PIEZA PRODUCIDA POR EL MOVIMIENTO ANGULAR Y DEPENDE DEL DIÁMETRO DE LA PIEZA.

PARA SU SELECCIÓN SE DISPONEN DE TABLAS QUE DEPENDEN DEL MATERIAL DE LA PIEZA,EL MATERIAL DE LA HERRAPRIMETA Y LA OPERACIÓN DE CORTE PRINCIPALMENTE

VELOCIDAD DE CORTE

PARA HERRAMIENTAS DE ACERO RÁPIDO Y MATERIAL DE LA PIEZA ACERO AL CARBONO, QUE ES LO UTILIZADO EN LAS PRÁCTICAS EL VALOR DE LA VELOCIDAD DE CORTE ESTÁ ENTRE 15 m/min - 30 m/min

CALCULO DE LA FRECUENCIA ROTACIONAL O RPM

A PARTIR DE LA VELOCIDAD DE CORTE SELECCIONADA SE CALCULA LA FRECUENCIA ROTACIONAL MEDIANTE LA SIGUIENTE EXPRESIÓN:

Vc * 1000 = ¶ * dw * nw

Vc : VELOCIDAD DE CORTE EN m/min

dw : DIÁMETRO DE LA PIEZA EN mm.

nw : FRECUENCIA ROTACIONAL DE LA PIEZA EN RPM ( REVOLUCIONES POR MINUTO)

FORMULA DE LA VELOCIDAD DE CORTE

DESPEJAR “n” PARA AJUSTAR LAS RPM EN EL TORNO.

OPERACIONES DE DESBASTE Y ACABADO

EN EL DESBASTE LO QUE SE REQUIERE ES REMOVER LA MAYOR CANTIDAD DE MATERIAL POR UNIDAD DE TIEMPO Y DEPENDE DE LA POTENCIA DISPONIBLE EN LA MÁQUINA.

EN EL ACABADO SE REQUIERE OBTENER EL ACABADO SUPERFICIAL ESPECIFICADO EN EL PLANO DE LA PIEZA.

AVANCE

SE DEFINE COMO LA DISTANCIA RECORRIDA POR LA HERRAMIENTA RESPECTO A LA PIEZA POR CADA CICLO. SE DENOTA CON LA LETRA f.

SU SELECCIÓN DEPENDE DEL ACABADO SUPERFICIAL REQUERIDO, SIENDO MAYOR EN OPERACIONES DE DESBASTE QUE EN OPERACIONES DE ACABADO.

EN OPERACIONES DE DESBASTE OSCILA ENTRE 0,1 mm – 0,5 mm.

EN OPERACIONES DE ACABADO SE UBICA ENTRE 0,05 mm – 0,1 mm

VELOCIDAD DE AVANCE

SE DEFINE COMO EL PRODUCTO DEL AVANCE POR LA FRECUENCIA ROTACIONAL. SE DENOTA POR Vf. SUS UNIDADES SON mm/min.

Vf = f * nw , DONDE:

f : AVANCE EN mm.

nw : FRECUENCIA ROTACIONAL EN RPM

TIEMPO DE MECANIZADO

SE DEFINE COMO EL COCIENTE ENTRE LA DISTANCIA RECORRIDA POR LA HERRAMIENTA EN LA DIRECCIÓN DE AVANCE DIVIDIDO POR LA VELOCIDAD DE AVANCE. SE DENOTA POR tm . SE EXPRESA EN SEGUNDOS.

PARA EL CASO DE UN CILINDRADO EN UN TORNO:

tm = lw / Vf . DONDE,

lw : LONGITUD RECORRIDA POR LA HERRAMIENTA EN DIRECCIÓN AXIAL EN mm.

Vf : VELOCIDAD DE AVANCE EN mm/min.

PROFUNDIDAD DE CORTE

SE DEFINE COMO LA DISTANCIA RADIAL DE PENETRACIÓN DE LA HERRAMIENTA EN LA PIEZA.SE DENOTA CON LAS LETRAS ap.

SUS VALORES DEPENDEN DE LA LONGITUD DEL FILO DE LA HERRAMIENTA Y LA CANTIDAD DE MATERIAL A REMOVER.

LOS VALORES MAS USUALES UTILIZADOS EN EL TALLER ESTÁN ENTRE 0,5 mm - 1 mm

VOLUMEN DE METAL REMOVIDO POR UNIDAD DE TIEMPO

SE DENOTA CON LAS LETRAS Zw Y NOS DA UNA IDEA DE LA VELOCIDAD DE REMOCIÓN EN UNA OPERACIÓN DADA, SE EXPRESA EN mm3/ min

SE CALCULA COMO EL PRODUCTO DE LA VELOCIDAD DE CORTE , EL AVANCE Y LA PROFUNDIDAD DE CORTE.

Zw = Vc * f * ap,

ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE

SE DEFINE COMO LA CANTIDAD DE ENERGÍA NECESARIA PARA REMOVER UN VOLUMEN UNITARIO DE MATERIAL. SE DENOTA CON LAS LETRAS ps.

VIENE EXPRESADA EN GIGA-JOULES SOBRE MILIMETROS CÚBICO.

SUS VALORES SE OBTIENEN DE GRÁFICOS O TABLAS, PRODUCTOS DE PRUEBAS DONDE SE HA DETERMINADO LOS VALORES DE LA FUERZA DE CORTE REQUERIDA PARA EL CORTE.

OBTENCIÓN DE LA ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE

PARA OBTENER LA ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE SE DEBE CONOCER EL MATERIAL DE LA PIEZA Y EL VALOR DEL AVANCE UTILIZADO.

PARA ACERO AL CARBONO CON UN AVANCE DE 0,1 mm LA ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE TIENE UN VALOR APROXIMADO DE 6 GJ/m3.

A MEDIDA QUE EL MATERIAL ES MAS DURO SE INCREMENTA LA ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE.

A VALORES MENORES DE AVANCE LA ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE ES MAYOR.

TABLA DE ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE

TABLA DE ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE

POTENCIA DE CORTE

SE DEFINE COMO LA CANTIDAD DE ENERGÍA POR UNIDAD DE TIEMPO REQUERIDA PARA REALIZAR UN PROCESO DE CORTE.SE EXPRESA EN WATTIOS (W). SE DESIGNA CON LAS LETRAS Pm.

SE CALCULA COMO EL PRODUCTO DEL VOLUMEN DE MATERIAL REMOVIDO POR UNIDAD DE TIEMPO Y LA ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE.

Pm = Zw * ps.

LA POTENCIA SE PUEDE OBTENER TAMBIEN SI EXPERIMENTALMENTE SE MIDE LA FUERZA, ASÍ:

Pm = Fc * Vc

LA POTENCIA SE PUEDE OBTENER TAMBIEN SI EXPERIMENTALMENTE SE MIDE LA FUERZA, ASÍ:

Pm = Fc * Vc, DONDE

Fc : FUERZA DE CORTE EN NEWTON (N).

Vc : VELOCIDAD DE CORTE EN m/s

POTENCIA DE CORTE EXPERIMENTAL.

FUERZAS EN EL CORTE DE METALES

SE PUEDEN DISTINGUIR TRES FUERZAS PRINCIPALES:

1)FUERZA DE CORTE EN LA DIRECCIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORTE TANGENCIAL.

2)FUERZA DE EMPUJE EN LA DIRECCIÓN DEL AVANCE.

3)FUERZA DE PENETRACIÓN EN LA DIRECCIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE CORTE.

CORTE ORTOGONAL

SE DEFINE COMO CORTE ORTOGONAL AQUEL DONDE EL FILO DE LA HERRAMIENTA FORMA UN ANGULO DE 90º RESPECTO A LA DIRECCIÓN DE AVANCE.

MODELO DE CORTE ORTOGONAL

EL MODELO DE CORTE ORTOGONAL ES DE TIPO BIDIMENSIONAL, SE CONSIDERA LA FORMACIÓN DE VIRUTA TIPO CONTÍNUO Y SIN RECRECIMIENTO DE FILO.

NOS PERMITE SIMPLIFICAR EL ESTUDIO DE LAS FUERZAS QUE SE PRODUCEN EN EL CORTE DE METALES.

ANGULO DE INCLINACIÓN NORMAL EFECTIVO O ATAQUE

EL ANGULO FORMADO POR LA PERPENDICULAR A LA SUPERFICIE GENERADA EN EL CORTE ORTOGONAL Y LA CARA DE LA HERRAMIENTA.

ANGULOS PRINCIPALES DE UNA HERRAMIENTA MONOFILO

SE PUEDEN DISTINGUIR 3 ANGULOS:

1) INCIDENCIA: EVITA ROZAMIENTO ENTRE LA PIEZA Y LA HERRAMIENTA (6º-15º)

2) ATAQUE: FAVORECE LA SALIDA DE LA VIRUTA, A UN VALOR MAYOR MENOR DIFICULTAD.(15º-45º)

3) FILO: ENTRE LA CARA Y EL FLANCO PRINCIPAL.

REGLA DE LOS ANGULOS DE UNA HERRAMIENTA MONOFILO

REGLA: LA SUMA DE LOS TRES ANGULOS ES IGUAL A 90º.

DE LO ANTERIOR SE HA ESTABLECIDO UNA CONVECCIÓN DE SIGNOS PARA EL ANGULO DE ATAQUE.

CONVENCIÓN DE SIGNOS DEL ANGULO ATAQUE

1) POSITIVO SI EL ÁNGULO ES MEDIDO EN SENTIDO HORARIO A PARTIR DE LA LINEA PERPENDICULAR A LA SUPERFICIE GENERADA EN LA PIEZA.

2) NEGATIVO SI EL ÁNGULO ES MEDIDO EN SENTIDO ANTI HORARIO A PARTIR DE LA LINEA PERPENDICULAR A LA SUPERFICIE GENERADA EN LA PIEZA.

VALORES DE LOS ANGULOS DE LA HERRAMIENTA

DE ACUERDO A LOS MATERIALES DE LA HERRAMIENTA Y DE LA PIEZA, SE HAN ESTABLECIDO VALORES RECOMENDADOS PARA CADA COMBINACIÓN DE TAL FORMA QUE LA VIDA DE LA HERRAMIENTA SEA LA MAS CONVENIENTE.

COMBINACIÓN MAS USADA EN EL TALLER DE MAQUINAS-HERRAMIENTA

LA COMBINACIÓN USADA EN LAS PRÁCTICAS ES:

ACERO RÁPIDO (HSS)-ACERO AL CARBONO

ANGULO DE ATAQUE: 20º-30º

ANGULO DE INCIDENCIA: 8º

FUERZA RESULTANTE

ES LA FUERZA OBTENIDA AL SUMAR VECTORIALMENTE LA FUERZA DE CORTE Y LA FUERZA DE EMPUJE EN EL CORTE ORTOGONAL.

ZONAS DE DEFORMACIÓN DE METAL.

PODEMOS DISTINGUIR DOS ZONAS DE DEFORMACIÓN DE METAL:

1)LA ZONA DE DEFORMACIÓN PRIMARIA DONDE OCURRE EL CIZALLAMIENTO DEL METAL.

2)LA ZONA DE DEFORMACIÓN SECUNDARIA DONDE EL METAL ES OBLIGADO A DESPLAZARSE SOBRE LA CARA DE LA HERRAMIENTA Y VENCER LA FRICCIÓN.

ZDSZDP

FUERZA DE CIZALLADURA

ES LA FUERZA NECESARIA PARA CORTAR EL METAL, OCURRE EN LA ZONA DE DEFORMACIÓN PRIMARIA.

SE OBTIENE DE LA PROYECCIÓN DE LA FUERZA RESULTANTE SOBRE EL PLANO DE CIZALLADURA.

AREA DE CIZALLADURA

ESTA FORMADA POR LA SUPERFICIE QUE SE EXTIENDE DESDE LA PUNTA DE LA HERRAMIENTA HASTA LA ZONA LIBRE ENTRE LA PIEZA Y LA VIRUTA.

EL ANGULO FORMADO POR EL ÁREA DE CIZALLADURA Y LA FUERZA DE CORTE SE DENOMINA ANGULO DE CIZALLADURA Y SE

DENOTA CON ø

ESFUERZO MEDIO APARENTE A LA CIZALLADURA.

SE DEFINE COMO EL COCIENTE ENTRE LA FUERZA DE CIZALLADURA Y EL AREA DE CIZALLADURA. SE EXPRESA EN NEWTON SOBRE mm2 .

FUERZA DE FRICCIÓN

SE DEFINE COMO LA FUERZA REQUERIDA PARA VENCER LA FRICCIÓN ENTRE LA VIRUTA Y LA CARA DE LA HERRAMIENTA.

SE OBTIENE AL PROYECTAR LA FUERZA RESULTANTE SOBRE LA CARA DE LA HERRAMIENTA.

FUERZA NORMAL DE FRICCIÓN

ES LA COMPONENTE DE LA FUERZA RESULTANTE NORMAL A LA CARA DE LA HERRAMIENTA .

EL ANGULO QUE FORMA LA FUERZA NORMAL DE FRICCIÓN Y LA FUERZA RESULTANTE SE DENOMINA ANGULO MEDIO DE FRICCIÓN Y SE REPRESENTA CON LA

LETRA ß.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS-BOOTHROYD, G. (1975). FUNDAMENTOS DEL CORTE DE METALES Y LAS MAQUINAS HERRAMIENTAS. BOGOTA. McGRAW-HILL.-SCHEY, J. (2000). PROCESOS DE MANUFACTURA. MEXICO. McGRAW-HILL.-KALPAKJIAN, S Y SCHMID, S.(2002).MANUFACTURA. INGENIERIA Y TECNOLOGIA. MEXICO. PEARSON EDUCACION.-GROOVER, M.(1997).FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA. MEXICO. PEARSON EDUCACION.