Análisis De Mecanizado Con Arranque De Viruta

Análisis de mecanizado con arranque de Viruta

Martín Monasterio a, Marcelo Ortiz a

a Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad Técnica Federico Santa María, Campus San Joaquín, Santiago, Chile

30 de abril del 2013

Resumen

Uno de los factores importantes del arranque de viruta por mecanizado es la viruta misma, ya que esta puede entregar indicios de cómo se esta llevando acabo el proceso de mecanizado. La forma de la viruta estará determinada según varios parámetros característicos del mecanizado. Este informe analiza y discute la importancia de estos parámetros en la formación de viruta dentro del mecanizado con el objetivo de determinar sus influencias y relaciones con el acabado superficial de la pieza mecanizada. Para llevar acabo este informe, se estudian procesos de torneado sobre dos materiales, primero un cilindro de AISI-SAE1020 y luego uno de AISI-SAE1045.

Palabras Clave: Tipos de Viruta; Parametros de formacion de viruta; Calidad superficial; Torno.

Introducción

El mecanizado de arranque de viruta en maquinas-herramientas es algo relativamente reciente, ya que los materiales de las herramientas y la ciencia han determinado su desarrollo en los últimos cien años. El inmenso interés por la fabricación ha estimulado la búsqueda de la productividad y nos ha conducido a la tecnología actual. Los mayores avances comienzan cuando se introducen las primeras máquinas-herramientas motorizadas en el siglo diecinueve, accionadas por motores de vapor al principio y, más tarde, por electricidad. En respuesta a las nuevas fuentes de energía, las maquinas-herramientas experimentaron un considerable desarrollo.

Aunque existieron otras muchas formas paralelas de desarrollo e innovaciones en la industria del trabajo del metal a lo largo del siglo diecinueve y especialmente durante el veinte, es gracias al desarrollo de las máquinas y los materiales de las herramientas de corte que se logran obtener los increíbles resultados en el maquinado de las piezas de hoy en día.

El mecanizado por arranque de viruta, es un proceso por el cual el material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. En este mecanizado se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión) y de acabado (eliminación de poco material con mucha precisión). La tabla 1 describe los factores que influyen sobre un proceso de corte.

Tabla 1. Factores que influyen sobre el proceso de corte

Parámetro Influencias e interrelaciones

Velocidad de corte, profundidad de corte, avance, fluidos de corte -Fuerzas, potencia, aumento de temperatura, vida de la herramienta, tipo de viruta, acabado superficial

Ángulos de la herramienta -Igual que arriba; influencia sobre dirección de flujo de viruta; resistencia de la herramienta al desportillamiento.

Viruta continua -Buen acabado superficial; fuerzas estables de corte; indeseable en maquinado automatizado.

Viruta de borde acumulado -Mal acabado superficial; si el borde acumulado es delgado, puede proteger las superficies de la herramienta.

Viruta discontinua -Preferible para facilidad el desecho de viruta; fuerzas fluctuantes de corte, puede afectar el acabado superficial y causar vibración y traqueteo.

Aumento de temperatura -Influye sobre la vida de la herramienta, en especial sobre el desgaste de cráter, y la exactitud dimensional de la pieza; puede causar daños térmicos a la superficie de la pieza.

Desgaste de la herramienta Influye sobre el acabado superficial, la exactitud dimensional, aumento de temperatura ,fuerzas y potencia.

Maquinabilidad Se relaciona con la vida de la herramienta, el acabado superficial, as fuerzas y la potencia.

Este informe describe la mecánica de la formación de viruta, sus tipos y se establecen los parámetros influyentes en el proceso de formación de distintos tipos de viruta producidas en un torno, además de la calidad superficial de la pieza terminada para cada tipo de viruta de material AISI-SAE 1020 y 1045. Con estos conocimientos se pueden planear operaciones eficientes y económicas de maquinado, así como seleccionar el equipo y las herramientas correctos.

Como las clases de viruta producida afectan mucho el acabado superficial de la pieza, y la operación general de corte ( por ejemplo, la vida de la herramienta, la vibración y el traqueteo), se describen los tipos de viruta en el siguiente orden:

Viruta Continua; se suelen formar con materiales dúctiles a grandes velocidades de corte y/o a grandes ángulos de ataque. La deformación del material ocurre a lo largo de la zona primaria de corte, aunque también pueden, por la fricción, desarrollar una zona secundaria de corte en la interface entre la herramienta y la viruta. Esta zona secundaria se vuelve mas gruesa a medida que aumenta la fricción entre la herramienta y la viruta. En general, las virutas continuas producen buen acabando superficial, aunque no siempre son deseables, en especial en maquinas CNC, ya que tienden a enredarse en los portaherramientas, los soportes y la pieza misma, por lo que se debe de parar la operación para apartarlas. Este problema se puede solucionar con los rompe virutas o cambiando los parámetros del maquinado ( velocidad de corte, avance o fluidos de corte).

Viruta de borde acumulado o recrecido; Consiste en capas del material de la pieza maquinada, que se depositan en forma gradual sobre la herramienta. Al agrandarse, esta viruta pierde estabilidad y termina por romperse. Parte del material de la viruta es arrastrado por su lado que ve la herramienta y el resto se deposita al azar sobre la superficie de la pieza. La tendencia de formación del borde acumulado se reduce disminuyendo la velocidad de corte, aumentando el ángulo de ataque o utilizando una herramienta aguda con buen filo de corte. En general, mientras mayor sea la afinidad de los materiales de la herramienta y la pieza, la tendencia del borde acumulado es mayor. Además , un trabajo en frio posee menor tendencia a formar virutas de borde acumulado que un trabajo en caliente.

Viruta escalonada o segmentada; Son semicontinuas, con zonas de alta o baja deformación por cortante. Los metales de baja conductividad térmica, y resistencia que disminuye rápidamente con la temperatura, como el titanio,

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