TEORÍA DEL CORTE DE METALES
PROCESOS DE MANUFACTURA TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN I Prof. María Fernanda Zapata Gonnella Ingeniero Mecánico Maestría en Mantenimiento Industrial Doctorante en Ciencias de la Educación
[email protected]
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
PROCESOS DE MANUFACTURA
La manufactura la definen como el proceso de convertir la materia prima en productos. Incluye: El diseño del producto, La selección de la materia prima y La secuencia de procesos a través de los cuales será manufacturado el producto, y todos aquellos parámetros y condiciones que se deben tener en consideración • • •
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
PROCESOS DE MANUFACTURA
Proceso Técnico
Tecnológicamente es la aplicación de procesos físico – químicos que alteran la geometría, las propiedades o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o productos terminados. Incluye el ensamble.
Proceso Económico
Económicamente, es la Económicamente, conversión de materiales en artículos de mayor valor a través de una o más operaciones de transformación o ensamble. La manufactur manufacturaa agrega valor al material o
E T R S O E C L L A T E E D M A Í E R D O E T
E T R S O E C L L A T E E D M A Í E R D O E T
A R U T C A F U N A M E D S O S E C O R P
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
PARÁMETROS DE CORTE
Tipo de máquina herramienta herramienta y accesorios a utilizar Elección del tipo de herramienta más adecuado (material de la pieza, cantidad de piezas a mecanizar, acabado superficial, tiempo de trabajo) Geometría y ángulos de la herramie herramienta nta de corte Fluidos de corte Sistema de sujeción de la herramienta y de la pieza Velocidad de corte (Vc ) de la herramienta expresada en m/min Velocidad de Avance (s o f ) de la pieza expresada en mm/min Profundidad de mecanizado Revoluciones por minuto (rpm) del husillo (calcular)
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
PARÁMETROS DE CORTE
n
Vc
Donde: n: frecuencia rotacional de la pieza o herramienta(RPM) Vc: Velocidad de corte (m/min) Ø: diámetro de la superficie mecanizada (mm)
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
PARÁMETROS DE CORTE
t m
l f n
Donde:
tm: tiempo de mecanizado por pasada
(la fórmula varia con el proceso de mecanizado) l: longitud de trabajo o mecanizado f: avance de la herramienta
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
MATERIALES Un material es un elemento que puede transformarse y agruparse en un conjunto. En ingeniería, un material es una sustancia (elemento o, más comúnmente, compuesto químico) con alguna propiedad útil, sea mecánica, eléctrica, óptica, térmica o magnética.
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
MATERIALES MA TERIALES / PROPIEDADES 1.
2.
3.
Propi ropie edad dades físi físiccas: Estructura cristalina Densidad Punto de fusión Presión de vapor
Prop Propie ieda dade dess me mecáni cánica cas: s: Resistencia Resistencia (tracción, compresión, torsión, flexión) Dureza Tenacidad Fragilidad Elasticidad Plasticidad
Prop Propie ieda dade dess térmi érmiccas: as: Conductividad Calor específico Absorción Emisividad
4.
Viscosidad Porosidad Permeabilidad Estabilidad dimensional
5.
Ductilidad Maleabilidad Resiliencia Fatiga Corrosión Comportamiento a alta temperatura Propiedades de amortiguación
6.
7.
8.
Resistencia al fuego Coeficiente de expansión térmica
Prop Propie ieda dade dess elé eléctri ctriccas: as: Conductividad Constante Dieléctrica
Prop Propie ieda dade dess mag magnéti nética cas: s: Efecto piezoeléctrico Magnetostricción
Fuerza coercitiva Histéresis
Ferromagnetismo Ferrimagnetismo
Prop Propie ieda dade dess ópti óptica cas: s: Opacidad Transparencia Traslucidez Prop Propie ieda dade dess acú acússtica ticas: s: Transmisores Aislantes Prop Propie ieda dade dess de manu manuffactu actura ra:: Maquinabilidad Soldabilidad Formabilidad Acritud Colabilidad
Tratamientos térmicos aplicables Tratamientos superficiales aplicables
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
MATERIALES MA TERIALES / SELECCIÓN
Un material elegido incorrectamente puede producir no sólo la falla de la pieza, sino también gastos innecesarios
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
TIPOS DE HERRAMIENTAS DE CORTE
Torneado
Fresado
Taladrado
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
TIPOS DE HERRAMIENTAS DE CORTE
Limado
Rectificado
Brochado
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
GEOMETRÍA DE LA HERRAMIENT HERRAM IENTA A DE COR CORTE Las partes más importantes son los filos y las superficies adyacentes: 1. La cara es la superficie o superficies sobre las cuales fluye la viruta desprendimiento to) (superficie de desprendimien 2. El flanco es la superficie de la herramienta herramien ta frente a la cual pasa la superficie generada en la pieza (superficie de incidencia ) 3. El filo es la parte que realiza el corte. El filo principal es la parte del filo que ataca la superficie transitoria en la pieza. El filo secundario es la parte restante del filo de la herramienta. 4. La punta de la herramien herramienta ta es la parte del filo donde se cortan los filos principal y secundario; puede ser aguda o redondeada, o puede se intersección
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
E T R O C E D S O P I T
Corte Ortogonal:
Corte donde el filo de la herramienta forma 90° con la pieza
Corte Oblicuo:
Corte donde el filo de la herramienta forma cierto ángulo con la pieza
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
Uno de los ángulos más importantes es el que se denomina ángulo de inclinación normal efectiva( ϒ ). ϒne e n
Este se forma entre la cara de la herramienta y una línea perpendicular a la nueva superficie de trabajo (ángulo de desprendimiento, de ataque o de desprendimiento efectivo)
El ángulo de incidencia o ángulo normal efectivo( αne ) se forma entre el flanco de la herramienta y la superficie generada en la pieza La sumatoria de los ángulos de inclinación normal efectiva, normal efectivo y normal del filo es igual a 90° (∏/2)
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
TEORÍA DEL CORTE DE METALES Mecánica del corte de metales Modelo de formación de viruta continua Fc fuerza fuerza de corte fuerza de empuje Ft fuerza Fr fuerza fuerza resultante Fs fuerza de cizalladura Fns fuerza normal sobre el plano de
cizalladura Ff fuerza fuerza de fricción sobre la cara de la herramienta Fn fuerza normal sobre la cara de la herramienta Ø ángulo ángulo de cizalladura ϒ ne ne ángulo de inclinación normal efectivo β ángulo medio de fricción sobre la cara de la herramienta
TEORÍA DEL CORTE DE METALES Mecánica del corte de metales Modelo de formación de viruta continua fuerza de corte Fc fuerza Ft fuerza fuerza de empuje Fr fuerza fuerza resultante Fs fuerza de cizalladura Fns fuerza normal sobre el plano de cizalladura Ff fuerza fuerza de fricción sobre la cara de la herramienta Fn fuerza normal sobre la cara de la herramienta área de sección de viruta sin cortar Ac área ac espesor espesor de viruta no deformada ao espesor de viruta (deformada) ls longitud del plano de cizalladura longitud de fricción lf longitud Ø ángulo ángulo de cizalladura ϒ ne ne ángulo de inclinación normal efectivo β ángulo medio de fricción sobre la
TEORÍA DEL CORTE DE METALES Mecánica del corte de metales Modelo de formación de viruta continua
TEORÍA DEL CORTE DE METALES Mecánica del corte de metales /Modelo de formación de viruta continua
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) , en general es el producto del avance, avance, la profundidad de corte y la velocidad de corte, así: Donde:
Zw: volumen
de material removido por unidad de tiempo, por pasada (la fórmula varia con el proceso de mecanizado) f: avance de la herramienta ap: profundidad de corte Vc: velocidad de corte
Zw Zw f ap Vc
Para un mecanizado bajo determinadas condiciones, puede obtenerse la energía requerida para remover un volumen unitario de materia ρ s). (por tablas) (
Este factor depende del material, y si se conoce este valor, la potencia requerida para realizar una operación de mecanizado (Pm) es:
Pm
s
Zw Z w
Para una eficiencia de la máquina herramienta ( ), la potencia eléctrica
Vc Fc Pe
P m
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE HERRAMIENTAS DE CORTE
Aceros al carbono Aceros de alta velocidad (HSS)o rápidos Aleaciones de cobalto fundidas (estelitas) Carburos metálicos (metal duro) Carburos recubiertos con cerámica Cerámicas (a base de alumina y nitruro de siclicio) Nitruro de boro cúbico Diamante
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES MATERIALES DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE
Dureza Tenacidad Resistencia al desgaste
MATERIAL
TEMP. (°C)
Resistencia en caliente Estabilidad química OBSERVACIONES
Acero al carbono
300
Acero alta velocidad
700
Aleaciones de cobalto fundidas (estelitas) Carburos Metálicos
900
No recomendadas para operaciones interrumpidas de corte
1000
HM-Aglomerados y no aglomerados
1300
Base de TiC, TiCN, TiN
1500
Al2O3 o Si3N4
2000
TiN/TaN/CBN TiN/T aN/CBN (Nitruro cúbico de boro)
Carburos Recubiertos (Cermet) Cerámicas a base de alúmina o de nitruro de silicio CBN
Prácticamente ya no se usa. HSS-Acero rápido Serie M (molibdeno 10%) Serie T (tungsteno 12-18%)
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
HERRAMIENTAS DE CORTE / PLAQUITAS
DENOMINACIÓN SEGÚN ISO DE LAS PLAQUITAS PLAQUITAS Y DE LOS PORT PORTAPLAQUITAS APLAQUITAS
E T R S O E C L L A T E E D M A Í E R D O E T
DENOMINACIÓN SEGÚN ISO DE LAS PLAQUITAS PLAQUITAS Y DE LOS PORT PORTAPLAQUITAS APLAQUITAS
E T R S O E C L L A T E E D M A Í E R D O E T
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
GENERACIÓN DE CALOR EN EL CORTE DE METALES Las temperaturas de corte son importantes debido a que elevados niveles de las mismas: 1) Reduc Reducen en la vida útil útil de la herram herramient ientaa 2) Gene Generan ran viruta viruta caliente caliente que que represen representa ta grandes riesgos para el operador 3) Pued Pueden en produc producir ir imprecision imprecisiones es en las las dimensiones de la pieza de trabajo debidas a la expansión térmica del material de trabajo
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
ZONAS DE DESGASTE DE LA HERRAMIENTA EN EL CORTE DE METALES El desgaste se puede observar en dos regiones de la herramienta: •
•
La cara El flanco
TEORÍA DEL CORTE DE METALES Material de la pieza Forma de la herramienta de corte
Material de la herramienta La rapidez del desgaste de la herramienta de corte depende de: Características de la máquina herramienta
Fluidos de corte Parámetros del proceso de corte (Vc, f, ap)
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
FLUIDOS DE CORTE Los fluidos de corte, generalmente en estado líquido, se aplican a la zona de formación de la viruta con el propósito de mejorar las condiciones de corte (las cuales son generadas por los parámetros de corte). El carácter de los fluidos puede tomar varias formas que dependen de los materiales de la herramienta y de la pieza, y fundamentalmente de las condiciones de corte.
Refrigerantes
Aceites de corte
TEORÍA DEL CORTE DE METALES Los fluidos de corte se usan mucho en el maquinado así como en procesos de abrasión para alcanzar los siguientes resultados: •
•
•
•
•
Reducir la fricción y el desgaste, mejorando la duración de la herramienta y el acabado superficial Reducir las fuerzas y el consumo de energía Enfriar la zona de corte, reduciendo así la temperatura temper atura y la distorsión térmica de la pieza Lavar y retirar la viruta Proteger las superficies maquinadas contra la corrosión por el ambiente Para elevadas velocidades de corte mayor refrigeración re frigeración Para bajas velocidades de corte mayor lubricación
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
TIPOS DE FLUIDOS FLUIDO S DE CORTE •
•
Aceites de corte puros
• • •
Minerales Grasos Mezclas de minerales y grasos Para presiones extremas •
•
Aceites de corte solubles en agua
• •
Emulsiones Sintéticos Semisintéticos
E T R S O E C L L A T E E D M A Í E R D O E T
TEORÍA DEL CORTE DE METALES
EJERCICIO EV EVALUADO ALUADO BIBLIOGRAFÍA PLANIFICACIÓN
