Herramientas de corte
C&'() Con este nombre se conocen todos los procedimientos utilizados para separar una parte del material del conjunto. Dado que los materiales de partida en los trabajos de la Construcción Metálica son, generalmente, chapas y perfiles diersos, se comprende que tambi!n e"istirán herramientas y máquinas diersas especializadas para el tipo de perfil o forma que debe tener la pieza cortada, as# como para la importancia de la serie a cortar. $os procesos de corte pueden ser manuales o mecánicos. %os centraremos en los mecánicos.
1. Introducción ')*+-(&- D) $- H)''M)%(- D) C&'()/ •
$as herramientas de corte sufren altas temperaturas y grandes esfuerzos mecánicos.
•
$&- 1'%C1$)- ')*+-(&- D) $H)''M)%(- D) C&'() -&%/ lta resistencia al desgaste. • • lta estabilidad f#sica y qu#mica a alta temperatura. • lta resistencia a la fractura frágil. %o es posible conseguir todas las cualidades a la ez y es necesario llegar a soluciones de compromiso.
•
•
%0$+)%C D)$ (1& D) 1'&C)-&/ • (ipo de fuerzas que sufre la herramienta/ impactos o fuerzas de módulo constante. •
(emperatura que alcanza el filo de la herramienta.
0uerzas de corte en/
(iempo
(&'%)D& mpactos a l a e r t b n e o i s m a a r z r r e e u h 0
(iempo
0')-D&
1. Introducción 1'&1)DD)- D) $&- M()'$)- D) $H)''M)%(- D) C&'()/ •
$os materiales utilizados en las herramientas de corte son muy duros si se comparan con los materiales mecanizados.
•
$&- M()'$)- M2- +($3D&- )% $H)''M)%(- D) C&'() -&%/ • • • • •
cero rápido Metal duro &tros materiales cerámicos %itruro de boro c4bico Diamante policristalino
•
medida que se utilizan materiales de mayor dureza, se pierde tenacidad 5 Menor resistencia a los impactos.
•
)"iste tambi!n una relación entre la dureza de los materiales con la temperatura. medida que se aumenta la temperatura se pierde dureza.
1. Introducción %0$+)%C D)$ (1& D) '&M1)6'+(- )% $&1'2M)('&- D) C&'() •
7eometr#a de herramienta para desbaste
)n t!rminos generales/ • •
)l material de la herramienta influye en la 6c. )l tipo de rompeirutas influye en/
ance 1rofundidad de pasada
•
$as herramientas disponen de un rompeirutas en la cara de desprendimiento.
•
)l dise8o del rompeirutas marca la zona óptima de trabajo.
•
-e debe buscar una combinación óptima de geometr#a y material de la herramienta de corte.
7eometr#a de herramienta para acabado
2. Materiales de herramientas de corte C)'& '21D& 9H--: •
Muy utilizado en la actualidad.
•
-on aceros con alto contenido en carbono con adiciones considerables de elementos de aleación tales como ;, Mo, Cr, 6 y Co.
•
)"iste una gran cantidad de aceros rápidos, seg4n sus elementos de aleación y los tratamientos t!rmicos que sufren.
•
Dado que es un material de relatio bajo coste, se emplea para herramientas enterizas.
•
(ambi!n se utilizan herramientas de acero rápido recubiertas.
Herramientas de cero 'ápido
2. Materiales de herramientas de corte M)($ D+'& 9HM, Hard Metal : •
M)($ D+'&
+no de los materiales que más se utiliza junto con el H--. Cada a8o crece su utilización.
•
)l metal duro es una mezcla de carburo de tungsteno y cobalto 9C;
•
medida que crece su contenido en cobalto, más tenaz es la herramienta.
•
Muchas herramientas de metal duro están recubiertas por otros materiales para dar unas propiedades a8adidas.
•
H(- )%()'3-
Casi todas las herramientas de plaquitas son de metal duro.
1$*+(-
2. Materiales de herramientas de corte Clasificación -& del metal duro Mayor dureza
C$-0CC=% -& D) M)($ D+'& •
)"isten diferentes tipos de metal duro en función de la composición, tama8o de grano de los polos de partida, etc.
>?
Mayor tenacidad @>
1 >?
•
1ara clasificar los diferentes tipos de metal duro se usa la norma -&/ -& @?B/>>A.
A>
M >?
•
$a norma clasifica los diferentes tipos de metal duro en E grupos, seg4n el material que pueda mecanizar la herramienta. Cada grupo se designa con una letra/ 1, M, , -, % y H.
A>
>?
Dentro de cada grupo, se diferencian unos grados o escalas que determinan la relación entre durezaFtenacidad del metal duro. )stos grados se determinan con un n4mero.
cero cero ino"ida ble 0undición
A>
luminio
% >?
A>
•
M()'$ M)C%3'
>?
leaciones de titanio y n#quel
B>
H
Materiales templados
2. Materiales de herramientas de corte C)'2MC-, %('+'& D) G&'& CGC& I DM%() •
•
$as cerámicas son materiales muy duros, pero que mantienen cierta tenacidad. -e suelen utilizar para mecanizado de alta producción en condiciones de corte muy estables. +n ejemplo es el torneado de discos de freno de automóil. -e utilizan arios tipos de cerámicas. $as más comunes son la al4mina 9l&B:, el -$&% y el nitruro de silicio 9%-i:.
•
-i se requieren durezas toda#a más altas, a costa de perder tenacidad, se emplean los materiales compactos/ Diamante policristalino 91CD: y el nitruro de boro c4bico policristalino 91CG%:.
•
Dado el eleado coste de estos materiales, siempre se utilizan plaquitas o insertos.
0resa de plaquitas de diamante policristalino
1laca de 1CD soldada a una plaquita
3. Recurimientos !ara herramientas de corte 0+%C&%)- D)$ ')C+G'M)%(& D) $H)''M)%(- D) C&'()/ •
•
•
$os requisitos que debe cumplir una herramienta de corte son muchas eces imposibles de conseguir con un 4nico material de corte. )n la práctica se utiliza una combinación de materiales. +n material base que aporte la tenacidad, recubierto superficialmente con otro material muy duro. $as funciones de un recubrimiento son/ • umentar la dureza de la superficie. • 'educir el rozamiento entre herramienta y iruta. • 1roteger la herramienta de las altas temperaturas.
Herramienta recubierta - 3ona de contacto entre herramienta iruta. - Má"imo rozamiento y temperatura.
"iruta H#$ %ie&a
JJJ.oerliKon.comLbalzers Recurimiento 12 m
'ustrato
3. Recurimientos !ara herramientas de corte (1&- D) ')C+G'M)%(& +($3D& )% H)''M)%(- D) C&'()/ •
)"iste gran ariedad de materiales utilizados en recubrimiento, y continuamente aparecen nueos otros quedan y compuestos obsoletos.
•
•
1rácticamente la mayor#a de los recubrimientos se basan en el %itruro de (itanio 9(i%:. )n función de la propiedad que se busca, se han desarrollado/ • (iC%/ Más dureza que (i%. 'ecubrimientos más • (il%/ duros a mayores temperaturas que (i%. • (iCl%/ Mejora de la fricción. • P
3000
(iC% 2500
(i%
@ > , > 2000 6 H a z 1500 e r u d o 1000 r c i M
(il%
B>0 metal duro
H--
500
0 0
200
400
600
(emperatura NCO
800
1000
4. )es*aste de las herramientas de corte D)-7-() D) $- H)''M)%(- D) C&'()/ •
)l desgaste progresio de la herramienta, es un fenómeno ineitable.
•
$a selección de una herramienta de corte óptima ayuda a retrasar su aparición y ralentizar el desgaste en la medida de lo posible, pero con el uso continuado se desgasta.
•
+na ez que se llega a un desgaste eleado, se alcanza el fin de ida de la herramienta.
•
)l desgaste en las herramientas se da por la combinación de rozamiento, alta temperatura y afinidad qu#mica entre el material de la herramienta y el material de la pieza.
Herramienta nuea Herramienta desgastada
'ápido desgaste inicial
3ona de alto riesgo
4. )es*aste de las herramientas de corte M)C%-M&- D) D)-7-() D) $H)''M)%(- D) C&'()/ )"isten una serie de fenómenos que proocan el desgaste de la herramienta. •
brasión con la pieza y iruta p!rdida de material de la herramienta.
•
Difusión, faorecida por las altas temperaturas.
•
&"idación/ se da en la superficie de la
brasión
Difusión
&"idación
herramienta y tambi!n es faorecida por las altas temperaturas. •
dhesión debida a la alta presión de contacto entre iruta y herramienta.
dhesión
4. )es*aste de las herramientas de corte $&C$3C=% D)$ D)-7-() D) H)''M)%(/ •
)l desgaste de herramienta se concentra fundamentalmente en/ • • •
-up. de incidencia/ Desgaste de flanco. -up. de desprendimiento/ Desgaste de cráter 0ilo principal/ )ntalla
Cara de desprendimi ento
0ilo 1rincipal
Cara de desprendimi ento Desgaste de Cráter
0ilo 1rincipal
Desgaste de entalla Cara de incidencia
Desgaste de flanco
Cara de incidencia
4. )es*aste de las herramientas de corte D)-7-() D) 0$%C& •
brasión entre la superficie de incidencia y la superficie mecanizada.
Cara de desprendimi ento Cara de incidencia -upe rficie mec aniza da
6iruta
D)-7-() D) C'2()' •
finidad qu#mica entre pieza y herramienta. -e e faorecida por altas temperaturas.
6iruta
H(
0$& ')C')CD& •
•
dhesión de material en la superficie de desprendimiento y la punta de la herramienta. -e da con materiales d4ctiles 9luminio o aceros de bajo contenido en C: a bajas elocidades de corte.
1ieza Material dherido Herramienta
Cráter en la zona de má"ima (Q
4. )es*aste de las herramientas de corte &('&- (1&- D) D)-7-() •
Deformación plástica.
•
7rietas de origen termomecánico.
•
Desgaste de entalla.
Deformación plástica
7rietas de origen termomecánico
Desgaste de )ntalla
4. )es*aste de las herramientas de corte %0$+)%C D) $&- 1'2M)('&- D) C&'() )% )$ D)-7-() •
)l criterio más e"tendido para alorar si una herramienta está desgastada o no es la norma -& (CRL;7.
•
•
•
$a eolución del desgaste a lo largo del tiempo se mide utilizando el desgaste de flanco promedio 96b: y se mide en mm. (ambi!n se dan alores para la profundidad del cráter 9(:. 1ara dar una idea de los alores admisibles, una herramienta se considera desgastada si/
6bmedioS>,B mm
6bma"S>,E mm 'otura de la herramienta
1arámetros para medir el desgaste designados por la norma -&
4. )es*aste de las herramientas de corte )C+C=% D) (I$&' •
$a ida de la herramienta está directamente relacionada con los parámetros de corte. $a primera relación entre ida de herramienta y parámetros de corte fue la ecuación de (aylor/
Vc T
•
n
K
1ara cada combinación material F herramienta hay unos alores de y n. depende del material de la pieza, tipo de herramienta, alores de las condiciones de mecanizado 9ancho, profundidad, aance,...: y uso de fluidos en el corte. n depende del material/ ?LnS E,@FT,@ en acero rápido ?LnS B,BF@,@ en metal duro ?LnS ?,@FA,@ en cerámica
'epresentación gráfica de la ecuación de (aylor
