L3. Herramientas de Corte

INGENIERA DE FABRICACIN

INGENIERA DEFABRICACIN

Grado en Ingeniera en Tecnologas IndustrialesGrado en Ingeniera Mecnica


BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Conservacin de Material


LECCIN 3. Herramientas de Corte

BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material

5.1 Introduccin. Procesos de Conformado con Eliminacinde Material

5.2 Procesos Convencionales de Mecanizado5.3 Herramientas de Corte5.4 Fundamentos Tericos del Mecanizado5.5 Desgaste y Vida de la Herramienta5.6 Procesos no Convencionales de Mecanizado5.7 Elementos de Diseo y Planificacin de Procesos de

Mecanizado. Aspectos Econmicos, de Seguridad yMedioambiente

TEMARIO


BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de MaterialBLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material




Procesos de conformado por eliminacin de material: MECANIZADO (MACHINING)

ACCIN MECNICA

ACCIN MECNICA: til (Herramienta) + Fuerza (Energa). Mquina-herramienta




5.5 Bill. de (2012)

10 %

4% coste final




GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL





OF = FiloOC= Contrafilo: ngulo de posicin del filo': ngulo de posicin del contrafilo: ngulo de punta





v p

a

C

C

O

F?

F

F

O

C?

v

cc

e




: ngulo de cada o de inclinacin del filoCorte ortogonal = 0

Corte oblicuo 0


Corte Ortogonal Corte Oblicuo





Corte Oblicuo: ngulo de Desprendimiento Normal gn

F : ngulo de cada o de inclinacin del filo





v p

a

C

C

O

F?

F

F

O

C?

v

cc

e

F





v p

a

C

C

O

F

F

F

O

C

v

cc

e

ll





v p

a

C

C

O

F

F

F

O

C

v

cc

e

ll

OF: filo primario

OC: filo secundario

OOFF: cara de incidencia primarial: inclinacion del filo primario

c: posicin del filo primario

OOCC: cara de incidencia secundaria

l: inclinacion del filo secundarioc: posicin del filo secundarioe: ngulo de punta





C

C

O

F

F

F

O

C

v

cc

e

ll

Plano perpendicular a la proyeccin del filo (OF)

v p

a





v p

a

C

C

O

F

F

F

O

C

v

cc

e

ll

Plano perpendicular a la proyeccin del filo




l

c




Herramienta





C

C

O

F

F

F

O

C

v

cc

e

ll

Plano perpendicular a la proyeccin del filo (OF)

v p

a

Herramienta





H

V

V

PIEZA

Superficie de Incidencia

Superficie de Desprendimiento

: ngulo de desprendimiento

: ngulo de filo: ngulo de incidencia

+ + = /2

c (ngulo de corte) = +




ngulo de desprendimiento () Influye notablemente en la

formacin de la viruta, provocadabsicamente por la accincombinada del filo de corte y la carade desprendimiento

La eleccin del ngulo va a estar condicionada por el tipo deviruta que se va a formar y depende, fundamentalmente, de lascaractersticas del material empleado Tenaces: Virutas continuas dctiles Duros: Se rompen fcilmente cuando la herramienta incide sobre la pieza,

ya que son frgiles y no soportan la deformacin plstica

Estudio de la seccin normal a la arista de corte




ngulo de desprendimiento () Segn el tipo de viruta que se forme,

se va a tener un comportamientodistinto respecto a la herramienta

Las virutas continuas estn en contacto con la cara dedesprendimiento de la herramienta durante ms tiempo que lasdiscontinuas.

Hay que vencer la resistencia al rozamiento entre viruta yherramienta. El trabajo de rozamiento genera Q, tanto mayorcuanto ms fuerza de deformacin y coeficiente de rozamientoen la intercara viruta/hta.





ngulo de desprendimiento () Un incremento del ngulo (10 a 40),

disminuye el trabajo dedeformacin, y por lo tanto,disminuye Q

Sin embargo, un incremento de , provoca un decremento de ,lo que supone el debilitamiento de la herramienta, y que estasolucin solo sea vlida para materiales blandos

Para el caso de materiales duros, lo ms conveniente esdisminuirlo (0 a 10)

A veces se tienen buenos resultados dando a valores negativos, trabajando aaltas velocidades, pero obteniendo Q, ya que la viruta sufre mayordeformacin





ngulo de filo () Es el encargado de proporcionar

resistencia mecnica al filo de corte





ngulo de incidencia () Si =0, el taln de la hta rozara

constantemente, provocandotemperaturas muy elevadas debidoal rozamiento

Para evitarlo, todas las htas deben presentar durante el tiempoque realizan su trabajo un real>0, es decir, no slo que laherramienta est diseada de esta forma, sino que una vezcolocada en la mquina, el ngulo no se anule en ningnmomento






v p

a

C

C

O

F

F

F

O

C

v

cc

e

ll

OF: filo primario

OC: filo secundario





: ngulo de desprendimiento?

: ngulo de filo?

: ngulo de incidencia?




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

OF: filo primario

OC: filo secundario





Plano perpendicular a la proyeccin del filo




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

Plano perpendicular al filo

gn : ngulo de Desprendimiento Normaln : ngulo de Incidencia Normal





tg a = tg an . cos l

tg gn = tg g . cos l

Corte Oblicuo







Corte Oblicuogn : ngulo de Desprendimiento Normal

n : ngulo de Incidencia Normal

=

=

1

=

1

cos =

1

Relacin delngulo de Desprendimiento Normal


: ngulo de incidencia

: ngulo de cada o de inclinacin del filo







Corte Oblicuo


Incidencia Normal an?





Corte Oblicuogn : ngulo de Desprendimiento Normal

n : ngulo de Incidencia Normal

=

=

111

cos =

1

Relacin delngulo de Incidencia Normal


a

an F1

B

=11

= 1



: ngulo de cada o de inclinacin del filo




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

Plano perpendicular a plano

Lateral base

Plano perpendicular a plano

Frontal base




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

gg

gr : ngulo de Cada Longitudinal

gg : ngulo de Cada Transversal

tg l = tg gg . sen c - tg gr . cos c

tg g = tg gr . sen c + tg gg . cos c




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

gg



sin =

cos =




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

gg



sin =

cos =

gg

ggtan =1




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

gg



sin =

cos =

tan =

1 tan =




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

gg



sin =

cos =

tan =1 tan =

gr

tan =1




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

gg



sin =

cos =

tan =

1

tan =

tan =1

=

1

cos

tan =(tan ) (tan

)

cos

tan cos = tan sin tan

tan =(tan sin ) (tan

)

cos

tg l = tg gg . sen c - tg gr . cos c




GEO

MET

RA

DE

LA H

ERR

AM

IEN

TA E

LEM

ENTA

L

tg g = tg gr . sen c + tg gg . cos c




Competicin Herramienta-Pieza Diseo de Herramientas: Geometra Diseo de Herramientas: Material




Requisitos

Las herramientas de corte sufren altas temperaturas y grandesesfuerzos mecnicos durante los procesos de mecanizado

Los principales requisitos de las herramientas de corte son:

Mejores propiedades mecnicas que el material a mecanizar

Alta resistencia al desgaste

Alta estabilidad fsica y qumica a alta temperatura

Geometra orientada al proceso

No siempre es posible conseguir todas las cualidades a la vez y puede ser necesario llegar a soluciones de compromiso




Requisitos. Influencia del tipo de proceso

Tipo de fuerzas que sufre la herramienta: impactos o fuerzas demdulo aproximadamente constante

Temperatura que alcanza el filo y la zona de corte de laherramienta




Herramientas para torneado





En los procesos de torneado se pueden utilizar enterizas o con plaquitas soldadasde metal duro. No obstante, estos tipos de herramienta requieren de altos tiemposde preparacin y cambio de herramienta, por lo que industrialmente es mscomn el uso de plaquitas intercambiables

Portaherramientas

Plaquita





Hoy en da existen multiples geometras de plaquitas intercambiables: a la carta.

ISO 1832:2012. Indexable inserts forcutting tools - Designation, InternationalOrganization for Standardization, 2012.





Los parmetros de mecanizado influyen en: Tiempo de mecanizado Productividad Calidad de la pieza mecanizada Acabado

Se realizan operaciones de desbaste y acabado:

Desbaste: Eliminar la mxima cantidad de material Productividad Acercarse a la forma final sin importar el acabado Se usan herramientas robustas Mayor Tamao

Acabado: Buscar la mxima precisin y acabado Herramientas para acabado de detalles Menor tamao




Desbaste Acabado





Herramientas para taladrado

Partes de una broca:

Mango Parte cortante

Filo principal Filo secundario Superficie de incidencia Superficie de desprendimiento Filo secundario Agujeros para lubricacin Filo transversal




Herramientas para taladrado

Tipos: A la carta.




Herramientas para fresado

Herramientas

Constan de 2 partes:

Mango

Parte cortante

En la parte cortante: Suele disponerde varios filos. En cada uno de ellos:

Filo principal

Filo secundario

Superficie de incidencia

Superficie de desprendimiento

Punta del diente




Herramientas para fresado

Tipos: A la carta.





H

V

V

PIEZA

Superficie de Incidencia

Superficie de Desprendimiento


: ngulo de filo


HERRAMIENTA




Material a mecanizar

ngulo de incidencia

()

ngulo de filo()

ngulo de desprendimiento

()

Acero 8 62 - 68 14 - 20

Acero aleado 8 68 - 74 8 - 14

Aceros rpidos 8 72 10

Fundicin gris 8 80 2

Cobre 10 55 25

Bronce 8 74 8

Aluminio 10 60 20




Influencia de la geometra en el proceso

El material de la herramienta influye en la Vc

La geometra de la hta influye en

El avance

La profundidad de pasada

Las herramientas disponen de un rompevirutas en lacara de desprendimiento. Su diseo marca la zonaptima de trabajo

Combinacin ptima de geometra/material





La generacin y evacuacin de la viruta

Orientacin del filo principal y la sup. de desprendimiento

La direccin de la fuerza de corte: Modifica las componentes de la fuerza de empuje

ngulo de posicin del filo principal y radio de punta

Accesibilidad de la herramienta

ngulos de posicin del filo principal y de filo secundario.

Radio de punta





Resistencia de la herramienta

ngulos de posicin del filo principal yde filo secundario

ngulo de desprendimiento

El acabado superficial

ngulos de posicin del filo secundario y radio de punta

La estabilidad del proceso

Coste de mecanizado

Geometras de herramienta compleja




Materiales

Los materiales utilizados en las herramientas de corte son muy durossi se comparan con los materiales mecanizados

Los materiales ms utilizados en las herramientas de corte son:

Acero rpido

Cermicas

Metal duro

Cermets

Nitruro de boro cbico

Diamante policristalino




Materiales

A medida que se utilizan materiales de mayor dureza, se pierde tenacidad, por lo que se reduce la resistencia a los impactos




PROCESOS INDUSTRIALES

Materiales

Existe tambin una relacin entre la dureza de los materiales con la temperatura. A medida que se

aumenta la temperatura se pierde dureza




Recubrimientos

Los requisitos que debe cumplir una herramientade corte son muchas veces imposibles de conseguircon un nico material de corte. En la prctica seutiliza una combinacin de materiales.

Un material base que aporte la tenacidad,recubierto superficialmente con otro material muyduro

Las funciones de un recubrimiento son:

Aumentar la dureza de la superficie

Reducir el rozamiento entre herramienta yviruta

Proteger la herramienta de las altastemperaturas.




Recubrimientos

Existe gran variedad de materiales utilizados en recubrimiento, y continuamenteaparecen nuevos compuestos y otros quedan obsoletos

Prcticamente la mayora de los recubrimientos se basan en el Nitruro de Titanio(TiN)

En funcin de la propiedad que se busca,se han desarrollado:

TiCN: Ms dureza que TiN

TiAlN: Recubrimientos ms duros amayores temperaturas que TiN

TiCAlN: Mejora de la friccin




RecubrimientoMicrodureza

(HV 0.05)Coeficiente de

friccinMax. Temperatura en

servicio (C)Color

TiN 2300 0.4 600 Dorado-amarillo

AlCrN 3200 0.35 1,100 Gris brillante

TiAlN + AlCrN-based 3300 0.35 - 0.40 > 1,100 Gris azulado

AlCrN 3200 0.3 1,100 Gris brillante

TiCN 3000 0.4 400 Gris azulado

WC/C (a-C:H:W) 1500 / 1000 0.1 - 0.2 300 Antracita

CrN + a-C:H:W 1000 / 1500 0.1 0.2 300 Antracita

CrN 1750 0.5 700 Gris plateado

PCD 10000 --- 600 Gris

Nano PCD 10000 --- 600 Gris

CrN + a-C:H 2000 0.1 - 0.2 350 Negro

TiAlN 3300 0.25 900 Gris violceo

TiAlN + WC/C 3000 0.15 - 0.20 800 Gris oscuro

AlCrN-based 3000 0.25 1,100 Cobre

AlTiN 3300 0.4 900 Gris azulado

TiCrN 2100 0.5 700 Gris oscuro




Fabricantes




Bibliografa Webs de consulta recomendadas:

http://www.sandvik.coromant.comhttp://www.mitsubishicarbide.com

http://www.iscar.comhttp://www.kendu.es

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