Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Mecánica Producción de de Virutaje Virutaje Nombre: Vite España Braulio Grupo: 1 Fecha: 15/04/2018 Consulta Nª 1 Tema: Geometría de las herramientas de corte. Elementos de la cuña. Planos Planos y Ángulos de la Herramienta. Tipos de útiles para torno. Ángulos en su verdadera magnitud en el cilindrado. Útiles para taladros. Ángulos de la broca. Útiles de Fresas. Clases. Útiles de cepillar. Tipos. GEOMETRÍA DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE La geometría de la herramienta de corte tiene una gran influencia en le mecanizado, incidiendo en los siguientes factores: desgaste y vida útil de la herramienta, potencia de mecanizado, calidad superficial y geométrica, entre otros. Así se tienen desde simples cuñas hasta compleja geometría de herramientas de corte. En la figura 1 se puede ver la forma y superficies de una herramienta mono cortante, donde: Superficie de desprendimiento: Es la cara o superficie sobre la cual fluye la viruta. Superficie de incidencia: Es la superficie de la herramienta frente a la cual pasa la superficie transitoria generada en la pieza. Arista principal de corte: Es la formada por la intersección de las superficies de desprendimiento e incidencia. Superficie de incidencia lateral: Es la superficie de la herramienta frente a la cual queda la superficie generada en la pieza. Arista lateral de corte: Es la formada por la intersección de las superficies de incidencia lateral y de desprendimiento. Punta de la herramienta: Es la parte de la herramienta donde se cortan la arista principal y lateral de corte, la cual puede ser redondeada o achaflanada.
Figura 1. Forma y superficies de una herramienta de corte. Se hará referencia a la herramienta mono cortante de filo recto, ejemplos de la cual son la mayor parte de las empleadas para torneado, limado, cepillado, mortajado y alesado. Con los arreglos correspondientes a cada caso, el estudio puede extenderse a las herramientas de forma, de uno o mas cortes y filo no recto, tanto las de movimiento rectilíneo como las rotativas.
Aristas y superficies Una herramienta recta, mono cortante, no giratoria, puede estar constituida por una barra de sección cuadrada, rectangular o circular, en uno de cuyos extremos se afilan las superficies que formarán su parte activa o cortante; en este caso toda la barra es del mismo material, un acero de herramientas u otra aleación apta para producir arranque de virutas. Pero también puede estar constituida por una plaquita de material cortante soldada en el extremo de una barra soporte (fig.2), o un inserto de material cortante, desmontable, fijado mecánicamente en el alojamiento de un
portaherramientas de diseño apropiado. La plaquita soldada es reafilable, mientras que el inserto generalmente se descarta luego que todos sus filos se han desgastado.
ELEMENTOS DE LA CUÑA Una cuña que penetra, bajo la acción de la fuerza P transmitida por el mecanismo de trabajo del torno, en la capa superficial de la pieza, comprimiéndola al mismo tiempo. En esta capa comprimida surgen esfuerzos internos, y cuando estos superan, por la penetración siguiente de la cuchilla, las fuerzas cohesivas entre las moléculas del metal, el elemento comprimido 2 se rompe y se desliza hacia arriba por la superficie de trabajo de la cuchilla. En la cabeza de la cuchilla (cuña) se diferencian los siguientes elementos: - Cara de desprendimiento, por la cual se mueve la viruta; - Caras de incidencia (principal y auxiliar dirigidas hacia la pieza que se trabaja); - Bordes (filos) cortantes: principal, formado por la intersección de la cara de desprendimiento y la principal de incidencia, y auxiliar, formado por la intersección de la cara de desprendimiento y la auxiliar de incidencia; - El vértice de la cuchilla, o sea, el punto de conjugación de los bordes cortantes* principal y auxiliar; puede ser agudo, redondeado o cortado.
PLANOS Y ÁNGULOS DE LA HERRAMIENTA Se han establecido normas para la definición de la forma y ángulos de la herramienta. Una de ellas es la norma DIN 6581 denominada “geometría de la cuña cortante de las herramientas”, donde se
define un sistema de referencia compuesto por tres planos ortogonales entre sí: el plano de referencia plano de corte, y plano de medida, definiéndose también un plano auxiliar llamado plano de trabajo. El sistema de referencia de la herramienta tiene aplicación en la ejecución y preparación de las herramientas y, por otro lado, el sistema efectivo, de referencia tiene significado al considerar el efecto de las condiciones de mecanizado en el proceso.
(ángulos propios y ángulos efectivos respectivamente). Definiciones de planos en el sistema de referencia propio.
Plano de referencia: Es un plano que pasa por un punto de referencia contenido en la arista principal de corte y perpendicular a la dirección de corte. Plano de corte. - Este plano es paralelo a la dirección de corte y contiene al punto de referencia. Plano de medida: Es perpendicular al plano de corte y al plano de referencia. Plano de trabajo: Este plano es paralelo al movimiento de corte y al de avance y pasa por el punto de referencia Los ángulos en el plano, son aquellos formados por los filos de la cuchilla y la dirección del avance: φ (fi) es el ángulo principal en el plano , φ1 el ángulo en el plano.
ÁNGULO DE LA HERRAMIENTA Para describir la geometría de la herramienta, conviene ubicar la parte cortante en posición de trabajo. La figura 4 muestra la herramienta en una operación de cilindrado en el torno. La posición “más natural” para una herramienta mono cortante es aquella en la que su eje coincide con la dirección del avance de penetración y su plano de base es perpendicular a la dirección del movimiento de corte principal. Esta posición es la esquematizada en la figura 4.
Cara de ataque (o de desprendimiento, ABCD): por sobre ella fluye la viruta. Cara de incidencia principal o Flanco principal (ABA’B’): es la que durante el trabajo está siempre enfrentada a la superficie transitoria de la pieza. Filo principal (AB): es la intersección entre las 2 caras anteriores. Produce el arranque de la viruta atacando la superficie transitoria de la pieza. Filo secundario (BC): Arista cuya intersección con el filo principal determina la punta de la herramienta. Los filos principal y secundario delimitan la cara de ataque
TIPOS DE ÚTILES PARA TORNO Se requieren ciertos útiles, como sujetadores para la pieza de trabajo, soportes y portaherramientas. Algunos útiles comunes incluyen: – –
– – – – – – –
Plato de sujeción de garras universal: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal y transmite el movimiento. Plato de sujeción de garras blandas: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal a través de una superficie ya acabada. Son mecanizadas para un diámetro específico no siendo válidas para otros. Centros o puntos: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la contrapunta. Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y le transmite el movimiento a la pieza cuando está montada entre centros. Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de trabajo cuando no puede usarse la contrapunta. Soporte móvil o luneta móvil: se monta en el carro y permite soportar piezas de trabajo largas cerca del punto de corte. Torreta portaherramientas con alineación múltiple. Plato de arrastre :para amarrar piezas de difícil sujeción. Plato de garras independientes: tiene 4 garras que actúan de forma independiente unas de otra.
Las herramientas de torneado se diferencian en dos factores, el material del que están constituidas y el tipo de operación que realizan. Según el material constituyente, las herramientas pueden ser de acero rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro (widia) intercambiables.
Herramientas para diversos mecanizados La tipología de las herramientas de metal duro está normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto que cada material ofrece unas resistencias diferentes. El código ISO para herramientas de metal duro se recoge en la tabla más abajo. Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente con los ángulos de corte específicos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo porque la herramienta se tiene que enfriar constantemente y verificar que el ángulo de incidencia del corte este correcto. Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar portaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y se reemplazan de forma muy rápida.
ÁNGULOS EN SU VERDADERA MAGNITUD EN EL CILINDRADO. En el proceso de cilindrado la pieza se rebaja longitudinalmente para generar formas cilíndricas. Para poder efectuar esta operación, la herramienta y el carro transversal se han de situar de forma que ambos formen un ángulo de 90º (perpendicular), y este último se desplaza en paralelo a la pieza en su movimiento de avance. Esto es así por el hecho de que por el ángulo que suele tener la herramienta de corte, uno diferente a 90º provocará una mayor superficie de contacto entre ésta y la pieza, provocando un mayor calentamiento y desgaste. En este procedimiento, el acabado que se obtenga puede ser un factor de gran relevancia; variables como la velocidad y la cantidad de material que se corte en una «pasada», así como también el tipo y condición de la herramienta de corte que se esté empleando, deben ser observados.
ÚTILES PARA TALADROS Portabrocas: Es el dispositivo que se utiliza para fijar la broca en la taladradora cuando las brocas tienen el mango cilíndrico. El portabrocas va fijado a la máquina con un mango de cono Morse según sea el tamaño del portabrocas.
Los portabrocas se abren y cierran de forma manual, aunque hay algunos que llevan un pequeño dispositivo para poder ser apretados con una llave especial. Los portabrocas más comunes pueden sujetar brocas de hasta 13 mm de diámetro. Las brocas de diámetro superior llevan un mango de cono morse y se sujetan directamente a la taladradora.
Mordaza: En las taladradoras es muy habitual utilizar mordazas u otros sistemas de apriete para sujetar las piezas mientras se taladran. En la sujeción de las piezas hay que controlar bien la presión y la zona de apriete para que no se deterioren. Pinzas de apriete cónicas: Cuando se utilizan cabezales multihusillos o brocas de gran producción se utilizan en vez de portabrocas, cuyo apriete es débil, pinzas cónicas atornilladas que ocupan menos espacio y dan un apriete más rígido a la herramienta. Granete: Se denomina granete a una herramienta manual que tiene forma de puntero de acero templado afilado en un extremo con una punta de 60º aproximadamente que se utiliza para
marcar el lugar exacto que se ha trazado previamente en una pieza donde haya que hacerse un agujero, cuando no se dispone de una plantilla adecuada.
Plantillas de taladrado: Cuando se mecanizan piezas en serie, no se procede a marcar los agujeros con granetes, sino que se fabrican unas plantillas que se incorporan al sistema de fijación de la pieza debidamente referenciada. Las plantillas llevan incorporado unos casquillos guías para que la broca pueda encarar los agujeros de forma exacta sin que se produzcan desviaciones de la punta de la broca. En operaciones que llevan incorporado un escariado o un roscado posterior los casquillos guías son extraíbles y se cambian cuando se procede a escariar o roscar el agujero.
Afiladora de brocas: En las industrias metalúrgicas que realizan muchos taladros, se dispone de máquinas especiales de afilado para afilar las brocas cuando el filo de corte se ha deteriorado. El afilado se puede realizar en una amoladora que tenga la piedra con grano fino pero la calidad de este afilado manual suele ser muy deficiente porque hay que ser bastante experto para conseguir los ángulos de corte adecuados. La mejor opción es disponer de afiladoras de brocas. ÁNGULOS DE LA BROCA. Ángulo de corte: Es el ángulo que presenta la broca en la punta, que es la zona de trabajo de la herramienta. Los ángulos más habituales de encontrar son 118º y 135º. Ángulo de 118° Para uso general No es de centrado automático. Mejor para los taladros estacionarios Funciona mejor en materiales más suaves que en el metal duro Ángulo de 135° Centrado automático; no resbala Mejor para taladros portátiles Mayor rendimiento en materiales duros Requiere menos fuerza que las brocas de 118°
Ángulo de hélice: Éstos ángulos varían en función de la dureza de los materiales a trabajar. Vienen definidos por una letra según el ángulo de la hélice: N - la hélice tiene un ángulo de 30º sobre el eje longitudinal de la broca, su uso es habitual para todo tipo de materiales. W - ángulos de 40º, apropiado para perforar metales como latón y aluminio. H - ángulos de 15º, también llamada hélice lenta, idóneo para materiales de viruta voluminosa. S – ángulo de 38º y normalmente usado para taladrar el inoxidable.
ÚTILES DE FRESAS Sujeción de herramientas Las fresas con mango cilíndrico se fijan al portaherramientas utilizando mandriles con pinzas. Algunas tienen un agujero en el mango y se fijan empleando mangos que se adaptan por un lado a la fresa mediante un roscado o utilizando un eje prisionero y por el otro lado disponen de un cono para montarse al husillo de la máquina.
Cabezal vertical universal El cabezal vertical universal Huré es un mecanismo que aumenta las prestaciones de una fresadora universal y es de aplicación para el fresado horizontal, vertical, radial en el plano vertical, angular (inclinado) en un plano vertical perpendicular a la mesa de la fresadora y oblicuo o angular en el plano horizontal. Este mecanismo es de gran aplicación en las fresadoras universales y no se utiliza en las fresadoras verticales
Sujeción de piezas Existen dos tipos principales de dispositivos de fijación: las bridas de apriete y las mordazas, siendo estas últimas las más usuales. Las mordazas empleadas pueden ser de base fija o de base giratoria. Las mordazas de base giratoria están montadas sobre un plato circular graduado. Mordazas pueden ser de accionamiento manual o de accionamiento hidráulico. Las mordazas hidráulicas permiten automatizar su apertura y su cierre, así como la presión de apriete.3 Las mesas circulares, los platos giratorios y los mecanismos divisores son elementos que se colocan entre la mesa de la máquina y la pieza para lograr orientar la pieza en ángulos medibles.
Clases
Por método de fresado:
fresas para fresado frontal fresas para fresado periférico (concordante o discordante)
Por tipo de construcción:
Por tipo de superficie o perfil de incidencia de la fresa:
fresas de canales rectos fresas de canales helicoidales fresas de canales bihelicoidales
Por la dirección de corte de las fresas:
superficie fresada superficie escalonada
Por la forma de los canales entre los dientes:
fresas enterizas fresas calzadas fresas con dientes reemplazables
Fresas para corte a la derecha Fresas para corte a la izquierda
Por el montaje o la fijación de las fresas en la fresadora:
fresas frontales fresas de mandril fresas de vástago
Por la geometría La clasificación de las fresas por su geometría es la más extensa y además es común a todas las categorías restantes, por lo que vamos a detenernos con más detalle en este punto.
ÚTILES DE CEPILLAR Las útiles que se emplean son similares a las de torneado, su geometría está relacionada con el tipo de superficie. Algunas herramientas de generación se aprecian en las operaciones. En tanto,
las herramientas de forma deben tener el perfil correspondiente a la superficie que se mecaniza. Para amortiguar el choque de la herramienta al hacer contacto con la pieza en cada carrera, para las operaciones de desbaste puede dársele a la barra del material de herramienta una forma acodada, conocida como cuello de ganso, su diseño permite soportar mejor la severidad del impacto con respecto al diseño de barra recta. Para mecanizar metales en general en desbaste el material de corte más empleado es el acero rápido, en forma de bit rectificado para las herramientas rectas y en barra laminada para las acodadas. Para el limado de terminación y para materiales muy duros, puede emplearse metal duro (en insertos o en plaquitas soldadas).
Tipos
RESUMEN Geometría de las herramientas de corte. La geometría de la herramienta está relacionada con desgaste y vida útil de la herramienta, potencia de mecanizado, calidad superficial y geométrica
Superficie de desprendimiento: Es la cara o superficie sobre la cual fluye la viruta. Superficie de incidencia: La superficie transitoria generada en la pieza. Arista principal de corte: Es la intersección de las superficies de desprendimiento e incidencia. Superficie de incidencia lateral: Es la superficie de la herramienta frente a la cual queda la superficie generada en la pieza. Arista lateral de corte: Es la formada por la intersección de las superficies de incidencia lateral y de desprendimiento. Punta de la herramienta: Es la parte de la herramienta donde se cortan la arista principal y lateral de corte, la cual puede ser redondeada o achaflanada.
Elementos de la cuña. Se logra conocer los siguientes elementos:
Cara de desprendimiento.
Caras de incidencia (principal y auxiliar).
Bordes (filos) cortantes: principal, y auxiliar.
El vértice de la cuchilla.
Planos y Ángulos de la Herramienta. El plano principal I: contiene a las direcciones de los movimientos de corte principal Y y de avance longitudinal Z. Es paralelo a la superficie mecanizada cuando ésta es plana. El plano principal II: contiene a las direcciones del corte principal Y y de avance en profundidad X. Es perpendicular a la superficie mecanizada. El Plano principal III: contiene a las direcciones de los avances longitudinal Z y en profundidad X. Es perpendicular a la superficie mecanizada y a los planos I y II
Los ángulos fundamentales de la cuchilla son : el ángulo de desprendimiento γ (gamma), el ángulo principal de incidencia α (alfa), el ángulo de filo β (beta) y el ángulo de corte δ (delta). El ángulo de inclinación del borde cortante, λ (lambda) que es el formado entre el borde cortante y la superficie de apoyo de la cuchilla.
Los valores numéricos de los ángulos de la cuchilla se toman de acuerdo a las tablas, según las condiciones del mecanizado.
Tipos de útiles para torno. Se requieren ciertos útiles, como sujetadores para la pieza de trabajo, soportes y portaherramientas. – – – – – –
Plato de sujeción de garras universal: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal Plato de sujeción de garras blandas: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal a través de una superficie ya acabada. Centros o puntos: soportan la pieza de trabajo Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de trabajo Soporte móvil o luneta móvil: permite soportar piezas de trabajo largas
Ángulos en su verdadera magnitud en el cilindrado. La herramienta y el carro transversal se deben colocar de manera que se obtengaun ángulo de 90º (perpendicular), desplazándose así en paralelo con respecto a la pieza a cilindrar.
Útiles para taladros.
Portabrocas: Es el dispositivo que se utiliza para fijar la broca en la taladradora cuando las brocas tienen el mango cilíndrico. El portabrocas va fijado a la máquina con un mango de cono Morse según sea el tamaño del portabrocas. Mordaza: En la sujeción de las piezas hay que controlar bien la presión y la zona de apriete para que no se deterioren. Pinzas de apriete cónicas: se utilizan en vez de portabrocas, cuyo apriete es débil, pinzas cónicas atornilladas que ocupan menos espacio y dan un apriete más rígido a la herramienta. Granete: se utiliza para marcar el lugar exacto que se ha trazado previamente en una pieza donde haya que hacerse un agujero. Plantillas de taladrado: se incorporan al sistema de fijación de la pieza debidamente referenciada.
Ángulos de la broca. Ángulo de corte: Es el ángulo que presenta la broca en la punta, más habituales de encontrar son 118º y 135º. Ángulo de 118° Es para los taladros estacionarios Ángulo de 135° Es mucho mejor para taladros portátiles
Útiles de Fresas. Sujeción de herramientas: Las fresas con mango cilíndrico se fijan al portaherramientas utilizando mandriles con pinzas. Cabezal vertical universal: es un mecanismo que aumenta las prestaciones de una fresadora universal y es de aplicación para el fresado horizontal, vertical, radial en el plano vertical, angular, en un plano vertical perpendicular a la mesa de la fresadora. Sujeción de piezas: pueden ser de base fija o de base giratoria. Las mordazas de base giratoria están montadas sobre un plato circular graduado y se colocan entre la mesa de la máquina y la pieza para lograr orientar la pieza en ángulos medibles.
Clases.
Por método de fresado Por tipo de construcción Por tipo de superficie o perfil de incidencia de la fresa: Por la forma de los canales entre los dientes: Por la dirección de corte de las fresas: Por el montaje o la fijación de las fresas en la fresadora: Por la geometría
Útiles de cepillar. Los útiles de forma deben tener el perfil correspondiente a la superficie que se mecaniza. Para amortiguar el choque de la herramienta al hacer contacto con la pieza en cada carrera, para las operaciones de desbaste puede dársele a la barra del material de herramienta una forma acodada, conocida como cuello de ganso, su diseño permite soportar mejor la severidad del impacto con respecto al diseño de barra recta.
Tipos.
Herramienta de devastar superficies horizontales, Izquierda o Derecha Herramienta de devastar superficies horizontales, acodada, de corte Izquierdo o Derecho Herramienta de Afinar, en punta para perfilar. Herramienta de Afinar, forma pala, para superficies Planas Herramienta de tronzar, acanalar o ranurar Herramienta de corte lateral y para ejecución de ángulos vivos Herramienta de Ranurar, de gancho, para ranuras en “T” Herramienta para ejecución de redondamientos Herramienta para ejecución de desahogos en ranurados – guiadores Herramienta de Metal Duro (MD) y pastillas de Carburo Metálicos de características Análogas
CONCLUSIONES – Por lo tanto, cada máquina herramienta debe poseer al menos los útiles básicos a la
disponibilidad del trabajador debido a que esto influye en la calidad del producto final maquinado, aplicando para la fresadora, cepilladora y torno.
– Es de suma importancia conocer los diferentes tipos de herramientas y útiles que tiene
disponible cada máquina herramienta, para así tener un amplio campo de aplicación para el maquinado de las diferentes piezas en las distintas máquinas.
– En conclusión, el ángulo de incidencia de las herramientas de corte como cuchilla y
perforación (broca), depende en su mayoría del proceso que se vaya a realizar, obteniendo así en la pieza o producto final a obtener.
– Por lo tanto, los planos de la herramienta de corte influyen de manera directa en el proceso
que se vaya a realizar, ya sea cilindrado, refrentado como ejemplo en el torno, o en el cepillado en donde se ubica de manera perpendicular a la superficie.
Bibliografía http://www.sitenordeste.com/mecanica/cu%F1as_a.htm http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m1/Cunas_y_pasadores.pd f http://www3.fi.mdp.edu.ar/tecnologia/archivos/TecFab/15.pdf https://www.ecured.cu/Cu%C3%B1a https://pyrosisproyect.wordpress.com/category/torno/ https://www.dirind.com/dim/monografia.php?cla_id=19 CUSAN, suministros industriales. Brocas para metal: tipos y aplicaciones.
http://www3.fi.mdp.edu.ar/tecnologia/archivos/TecFab/27.pdf http://www.tecnologia-tecnica.com.ar/limadora/index%20limadora_archivos/Page365.htm
