CAPÍTULO 6

TEMPERATURA DE CORTE Y

DESGASTE6.1 Generación Y Transmisión De Calor Durante El Corte

6.2 Dispositivos De Medición De Temperatura De Corte

6.3 Temperatura Media

6.4 Distribución de la temperatura de corte

6.5 Efectos De La Temperatura De Corte

6.6 Desgaste En Una Herramienta De Corte

6.7 Mecanismos De Desgaste

6.8 Clasificación Del Tipo De Desgaste

6.9 Localización Del Desgaste De La Herramienta

6.10 Ecuación De Taylor

6.1 GENERACIÓN Y TRANSMISIÓN DE

CALOR DURANTE EL CORTE

Transmisión de calor durante el corte

1. En la zona principal de cortadura, el material generante del calor fluye hacia

la viruta. La mayor parte del calor es transportado por la viruta

• Una parte del calor se transmite, por conducción, a la pieza

2. En la zona secundaria de cortadura:

• El material de la herramienta no se renueva, por lo que su temperatura se

eleva, creando una barrera térmica a la transmisión del calor desde la viruta

hacia el mango y porta-herramientas, aunque, evidentemente, sí se produce una

cierta transmisión de calor por conducción

• Generalmente, la conductividad térmica del material de la herramienta es

menor que la del material de la pieza

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6.2 DISPOSITIVOS DE MEDICION DE

TEMPERATURA DE CORTE

Termopar en la herramienta

Fotografía de infrarrojos

6.3 TEMPERATURA MEDIA

Una expresión completa para la temperatura media (Tmedia) en el corte ortogonal

es:

Donde la temperatura media está en ºF,

Yf es el esfuerzo de fluencia en psi,

pc el calor específico volumétrico en lb/pulg3-ºF

K la difusividad térmica (la relación de conductividad térmica respecto del calor específico volumétrico) en pulg2/s.

Una expresión para la temperatura media de torneado en un torno está dada por:

Donde V es la velocidad de corte y f es el avance de la herramienta.

Valores aproximados para los exponentes a y b son: para herramientas de carburos, a=0.2 y b=0.125; para

herramientas de acero de alta velocidad, a=0.5 y b=0.375.

6.4 DISTRIBUCIÓN DE CALOR EN LA

REGIÓN DE CORTE

Pieza

Viruta

Herramienta

6.5 EFECTOS DE LA TEMPERATURA DE CORTE

La temperatura excesiva reduce la resistencia, la

dureza, la rigidez y la resistencia al desgaste de la

herramienta.

Las herramientas también se pueden reblandecer y

sufrir deformación plástica, alterando de esta

manera su forma.

El aumento de calor provoca malos acabados

superficiales y baja precisión.

La elevación excesiva de temperatura puede

ocasionar daños térmicos y cambios metalúrgicos

en la superficie maquinada, afectando de manera

adversa sus propiedades.

6.6 DESGASTE EN UNA HERRAMIENTA DE

CORTE El desgaste es una consecuencia natural del proceso mecanizado

en las herramientas

Este desgaste se debe al movimiento relativo entre la viruta y laherramienta, las fuerzas de fricción y la temperatura de corte,afinidad química entre el material de la herramienta y elmaterial de la pieza.

El desgaste se puede observar en la superficie de salida, en laprincipal y superficies secundarias, la punta y el borde corte.

El desgaste progresivo de la herramienta, es un fenómenoinevitable.

La selección de una herramienta de corte óptima ayuda aretrasar su aparición y ralentizar el desgaste en la medida de loposible, pero con el uso continuado se desgasta.

Una vez que se llega a un desgaste elevado, se alcanza el fin devida de la herramienta.

6.7 MECANISMOS DE DESGASTE Existen una serie de fenómenos que provocan el desgaste de la

herramienta.

• Abrasión con la pieza y viruta → pérdida de material de la herramienta.

• Difusión, favorecida por las altas temperaturas.

• Oxidación: se da en la superficie de la herramienta y también es favorecida

por las altas temperaturas.

• Adhesión debida a la alta presión de contacto entre viruta y herramienta.

Abrasión Oxidación Difusión Adhesión

6.8 CLASIFICACIÓN DEL TIPO DE

DESGASTE

Desgaste del flanco

Craterización,

Desgaste de la punta

Muescado

Deformación plástica de la punta de la

herramienta

astillado

Fractura gruesa

6.8 CLASIFICACIÓN DEL TIPO DE DESGASTE

6.8.1 Parámetros para medir el desgaste

designados por la norma ISO TC29

VB – Ancho medio del desgaste del flanco

VBmáx – Ancho máximo de desgaste de flanco.

SVa – Desplazamiento lateral del borde en la

dirección del filo.

KB – Ancho del cráter

KF – Ancho del labio en el desgaste del cráter.

KM - Distancia del borde de la herramienta al

cráter.

KT - Profundidad de cráter.

SVg – Desplazamiento lateral del borde en la

dirección de la cara.

6.8.2 Descripción de los Tipos de

Desgaste

DESGASTE DE FLANCO

El desgaste del flanco ocurre en la cara de alivio (o flanco) de la herramienta.

Se atribuye a la abrasión entre la superficie de incidencia y la superficie mecanizada y a las altas temperaturas.

DESGASTE DE CRÁTER

La craterización ocurre en la cara de ataque de la herramienta,

Se atribuye a la afinidad química entre pieza y herramienta. Se ve favorecida por altas temperaturas.

El recubrimiento de las herramientas es un medio efectivo para reducir la velocidad del proceso de difusión, disminuyendo así la craterización.

FILO RECRECIDO

• Adhesión de material en la superficie de desprendimiento y la punta de la

herramienta.

• Se da con materiales dúctiles (Aluminio o aceros de bajo contenido en C) a bajas velocidades de corte

6.9 LOCALIZACIÓN DEL DESGASTE DE LA

HERRAMIENTA

El desgaste de herramienta se concentra fundamentalmente en:

Superficie de incidencia: Desgaste de flanco

Superficie de desprendimiento: Desgaste de cráter

Filo principal: Entalla

6.10 ECUACIÓN DE TAYLOR

La vida de la herramienta está directamente relacionada con los parámetros de

corte.

La primera relación entre vida de herramienta y parámetros de corte fue la

ecuación de Taylor:

donde V es la velocidad de corte, T el tiempo (en minutos) que se requiere para desarrollar una cierta

profundidad de desgaste del flanco y n un exponente (que depende de los materiales de la herramienta y

de la pieza de trabajo y de las condiciones de corte) y C una constante.

Para cada combinación material - herramienta hay unos valores de C y n.

La velocidad de corte es la variable del proceso más importante asociada con la

vida útil de la herramienta, seguida de la profundidad de corte y del avance (f).

Por tanto:

donde d es la profundidad de corte y f el avance en mm/rev, o en pulgadas/rev. Los exponentes x y deben

determinarse de forma experimental para cada condición de corte. Si se considera n 0.15, x 0.15 y 0.6

como valores comunes encontrados en la práctica del maquinado.

6.10 ECUACIÓN DE TAYLOR

Profundidad de desgaste permisible. las herramientas de corte requieren

reemplazo (o reafilado) cuando (a) el acabado superficial de la pieza de

trabajo maquinada comienza a deteriorarse; (b) las fuerzas de corte

aumentan de manera significativa, o (c) la temperatura se eleva en forma

importante.

Para mejorar la precisión dimensional, las tolerancias y el acabado

superficial, la profundidad de desgaste permisible puede ser menor que los

valores dados en la tabla.

6.10 ECUACIÓN DE TAYLOR Por lo general, la velocidad recomendada de corte para una herramienta de

acero de alta velocidad es la que produce una vida útil de la herramienta de

60 a 120 min, y para una herramienta de carburo, una de 30 a 60 min. Sin

embargo, dependiendo de la pieza de trabajo en particular, la operación y las

consideraciones de alta productividad debidas al uso de máquinas

herramienta modernas controladas por computadora, las velocidades de corte

seleccionadas pueden variar de modo significativo con respecto a estos

valores.