Vida útil de la herramienta . 1. La vida útil de la herramienta Es el periodo durante el cual una herramienta de corte trabaja eficientemente. En otras palabras, es el tiempo de corte entre reafilados. Después del trabajo continuo, el desgaste de la herramienta alcanza cierto valor y después ya no es capaz de seguir cortando, a menos que se afine nuevamente. Dicha vida útil depende de muchos factores, como la microestructura del material que se corta, la razón de remoción de metal, la rigidez del montaje y los efectos de los fluidos de corte.
2. Mecanismos de desgaste de la Herramienta de corte Los mecanismos de pérdida de la capacidad de corte de las herramientas son la elevada temperatura, la rotura y el desgaste progresivo. 1. Temperatura La dureza y resistencia de los metales disminuyen con la temperatura. Si la temperatura de corte es demasiado elevada para la herramienta, se pierde la dureza y por lo tanto la capacidad de corte. Se manifiesta de forma instantánea y generalmente es consecuencia de exceso de velocidad. 2. Rotura Como consecuencia del alto grado de dureza, las herramientas suelen ser frágiles. Cuando las fuerzas de corte superan un determinado umbral empiezan a desprenderse partículas de la arista de corte o a veces un trozo importante de la herramienta. Las elevadas fuerzas que producen este tipo de rotura no corresponden a régimen permanente, sino a variaciones transitorias como por ejemplo vibraciones o deformaciones en la superficie de corte. 3. Desgaste progresivo Ocurre cuando la herramienta se utiliza adecuadamente. Produce una pérdida de la forma de la herramienta y reducción de su eficiencia de corte. A partir de un determinado instante se produce un desgaste acelerado y la falla total de la herramienta.
Desgaste de la herramienta La craterización y el desgaste del flanco son las dos características generales que se utilizan para describir el desgaste de la herramienta. El desgaste mecánico debido al rompimiento de pequeñas virutas de la arista de corte es otro factor que condiciona la vida útil de la herramienta. Por lo general, este tipo de desgaste se debe al efecto mecánico o térmico causado por la vibración y el impacto de la maquina y por el calentamiento y enfriamiento que se alternan. Las fresas son propensas a este tipo de desgaste. Desgaste por formación de cráteres (craterización) El desgaste por la formación de cráteres tiene lugar en la interface herramienta- viruta (donde la viruta se frota contra la cara de la herramienta de corte cuando realiza una operación que genera continuamente viruta). Se produce calor debido a la fricción entre la herramienta y la viruta. La cantidad de calor producido depende de muchos factores, como la maquinabilidad de la pieza de trabajo, la tenacidad de la herramienta, el grado de lubricación y el área total de contacto. La viruta caliente que fluye puede crear una ranura en la cara de la herramienta y en la parte trasera de la arista de corte. Este fenómeno, que ocurre cuando se maquinan materiales ferrosos dúctiles y al que se le conoce como craterización, se debe a la acción de la soldadura y escariacion entre el material de trabajo y la herramienta de corte, que tiende a desprender pequeñas partículas de material de esta. Es un proceso progresivo, hasta que se rompe el punto de la herramienta. Cuando se corta con aceros de alta velocidad a bajas velocidades de corte se forma una arista agregada. El cráter se inicia junto a la arista agregada. Algunos especialistas sostienen que la arista agregada tiene un efecto beneficioso ya que tiende a proteger el punto de la herramienta contra la alta temperatura de la zona de desgaste. Esto hace que cambien la temperatura máxima en la arista. Otros dicen que puede retirar partes de la arista de corte con ella y provocar una arista minúscula. La formación repetida de viruta puede causar un desgaste excesivo por lo cual la arista agregada es dañina a bajas velocidades de corte. Desgaste de flanco El desgaste de flanco de una herramienta se produce durante la abrasión. La cantidad de desgaste del flanco se calcula al determinar el ancho de la zona de desgaste. En general se considera que 0,8 mm de desgaste del flanco es lo máximo permisible, un exceso de esto aumenta la presión y el desgaste de la herramienta y provoca una falla total de la herramienta por rotura. El número de rectificaciones posibles también está limitado en esta zona de desgaste. En los aceros de alta velocidad, se considera la falla cuando la zona se ha desgastado a 1, 58 mm. En las herramientas de carburo, este valor es de 0,76 mm.
Curva de desgaste en relación al tiempo de corte
La curva consta de 3 regiones que muestran: a) un desgaste inicial rápido b) un desgaste gradual lento y c) un periodo final del desgaste rápido.
En la figura se muestran 4 diferentes curvas de desgaste en relación con el tiempo a diferentes velocidades de corte
Ecuación de Taylor Debido a que la vida útil de la herramienta decrece a medida que aumenta la velocidad de corte, es necesario establecer alguna convención entre las dos. Fred W. Taylor desarrollo la siguiente relación entre la vida útil de la herramienta y la velocidad de corte. VTn = C Donde V- velocidad de corte (en m/min) T – vida útil de la herramienta (en min) n – exponente que depende de las características del material de la herramienta y de las condiciones de corte C – constante (depende fundamentalmente de material de trabajo) Cuando la velocidad de corte se grafica como una función de la vida útil de la herramienta en una escala logarítmica, muestra una línea recta. A partir de esta curva, el valor de n se puede determinar mediante la fórmula de Taylor.
Vida útil de l a herramienta especificada en escalas logarítmicas para diferentes materiales de herramientas de corte.
La vida útil de la herramienta depende de: a) La geometría del a herramienta de corte. Sus ángulos deben de estar de acuerdo con los estándares prescritos. b) La pérdida de la dureza de la herramienta durante el trabajo. c) La rotura o exfoliación de la arista de corte. d) La fractura de las herramientas por cortes pesados.
Los Métodos para especificar la vida útil de la herramienta Los métodos que más se utilizan son los siguientes: a) El tiempo real en que la herramienta está en contacto con la pieza de trabajo, al que también se le conoce como tiempo real de corte. b) El volumen del material retirado. c) La velocidad de Taylor o velocidad equivalente de corte.
Motivos de principales de falla de una herramienta de corte 1. Deformación plástica de la arista de corte debido a la alta temperatura. 2. Ruptura o agrietamiento de la herramienta debido a los esfuerzos. 3. Desgaste gradual de: a) el flanco b) los cráteres.
Criterios para especificar la vida útil de la herramienta 1) 2) 3) 4)
Tiempo requerido entre dos reafilados Traqueteo de la herramienta Acabado superficial deficiente Variaciones dimensionales de la herramienta
Pruebas para medir el desgaste de las herramientas Las pruebas que más se utilizan para medir el desgaste de la herramienta se pueden clasificar como: Pruebas de largo plazo Pruebas de corto plazo Las pruebas de largo plazo Estas pruebas se basan en las velocidades de corte, consisten en determinar la relación entre la vida útil de la herramienta y la velocidad de corte del material de prueba y el material de referencia en condiciones idénticas. Debe de elegirse un mínimo de 4 valores para establecer la relación entre la vida útil de la herramienta y la velocidad de corte. Las pruebas de corto plazo El consumo del material y el tiempo que se requiere es mayor en las pruebas de largo plazo, lo cual ha llevado al desarrollo de pruebas de corto plazo. Se utilizan para estudiar el comportamiento de maquinabilidad de distintos materiales. Las pruebas de corto plazo no son tan confiables como las pruebas de largo plazo.
Pruebas a velocidades elevadas de corte Implica sujetar el material de corte a elevadas velocidades de corte, acción que produce un rápido desgaste de la herramienta en condiciones de prueba. Los resultados se distorsionan y no presentan una imagen real del comportamiento del material. Pruebas con técnicas radioactivas Se basa en el hecho de que el 90 % del material radioactivo retirado por la herramienta permanece sujeto a la viruta. Las muestras de los materiales que se desean comparar se maquinan con herramientas radioactivas. Las virutas que se producen durante una operación de maquinado transportan una cantidad radioactiva proporcional al desgaste desarrollado en la herramienta.
Vida de las Herramientas página 551
