Fundamentos de Corte 1

7/23/2019 Fundamentos de Corte 1

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FUNDAMENTOS DE CORTE

Ing. Manuel H. Vsquez Coronado

Curso: Mquinas y herramientas


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Movimiento de penetracin (Mp). Define laprofundidad del corte y que se realiza al comienzo de

cada pasada que se realice en el mecanizado.

MOVIMIENTOS FUND MENT LES

Movimiento de corte (Mc). Permite que laherramienta penetre en el material produciendo viruta.

Se identifica mediante el parmetro de velocidad decorte. (primario).

Movimiento de avance (Ma). Desplazamiento relativode la pieza respecto a la herramienta. Se identifica

mediante el parmetro de velocidad de avance.(secundario).


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FresadoraTorno

TaladroRectificadora

Los movimientos pueden ser de la pieza o de la herramienta; de rotacin o traslacindependiendo del tipo de trabajo a realizar y de la mquina que lo ejecuta.


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Mc rectilneo (traslacin)

PROCESO Mc Ma

Limado herramienta Pieza

Mortajado herramienta pieza

Cepillado herramienta pieza

Brochado herramienta piezaMc circular (rotacin)

PROCESO Mc Ma

Torneado Pieza herramienta

Taladrado herramienta herramienta

Fresado herramienta pieza

Mandrinado (t+f) herramienta herramienta o pieza

Rectificado herramienta Herramienta y pieza


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P RMETROS DE CORTE

Los tres parmetros bsicos del proceso demecanizado son:

Velocidad de corte (). Movimiento primario.

Velocidad de avance (). Movimiento secundario.

Profundidad de corte (). Penetracin de laherramienta de corte dentro de la superficie detrabajo.


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1) VELOCIDAD DE CORTE (Vc)

Es la velocidad con que se produce el movimiento de corte y porlo tanto la velocidad a la que se realiza el corte.

P RMETROS DE CORTE

b) En mquinas con movimiento rectilneo:

=

(m/min o ft/min)

= Longitud de corte, en metros o pies

= Tiempo en minutos

a) En mquinas con movimiento circular:

= . . () (m/min o ft/min) = Dimetro de la pieza (m o ft) = nmero de revoluciones por minuto a que gira la herramienta

o la pieza.


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Factores de la velocidad de corte

Entre los factores que influyen en la velocidad de corte estn:

1. Material de la pieza. En general, los materiales blandos semecanizan con mayores velocidades de corte.

2. Material de la herramienta. El til de corte debe ser duro,plstico, resistente al recocido y al desgaste.

3. Seccin de la viruta. Las secciones grandes de viruta, seobtienen con velocidades pequeas de corte.

4. Refrigeracin y lubricacin del filo de la herramienta.Para disminuir el calentamiento por rozamiento y aumentar la

velocidad de corte.5. Duracin de la herramienta. Se considera como elintervalo que transcurre entre dos afilados consecutivos.

Aumentando la velocidad de corte disminuye la vida til de laherramienta.


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HSS: Aceros rpidos. Adems de carbono contienen cromo y vanadio. Cortes a altas

velocidades afectan poco el filo de la herramienta. Resistentes a corrosin.

Carburo: WC, carburo de tungsteno o widia. Otros: TiC, TaC, NbC. Alta dureza yresistencia al desgaste.


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2) AVANCE Y VELOCIDAD DE AVANCE

El movimiento de avance se puede estudiar desde su velocidad o desde sumagnitud.

Velocidad de avance entorno paralelo

Magnitud de avance en

torno paralelo

Avance (magnitud) (av): Es el camino recorrido por la herramientarespecto a la pieza o por la pieza respecto a la herramienta en unavuelta o en una pasada (mm).

Velocidad de avance (amin): Longitud de desplazamiento de laherramienta respecto a la pieza o viceversa, en la unidad de tiempo(generalmente en un minuto).


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AVANCE Y VELOCIDAD DE AVANCE

En ciertas mquinas-herramientas no es posible programar lamagnitud del avance, por lo que se hace necesario programar la

velocidad de dicho avance. La magnitud del avance se relacionacon la velocidad de avance a travs de la velocidad de giro:

=

(mm/rev) = . (mm/min)

Donde: = avance por vuelta o carrera (mm). = avance por minuto (mm/min): Velocidad de avance = velocidad de giro en rpm (rev/min = 1/min).

El avance cuando se trata de unfresadose puede expresar de tres maneras:- : Avance por minuto

- : Avance por vuelta- :Avance por diente

= .

= . N = . .

= nmero de dientes

cortantes de la fresa


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3) PROFUNDIDAD DE CORTE

a) En operaciones en superficies cilndricas:

=

()

= dimetro final de la pieza (mm, in)

= dimetro inicial de la pieza (mm, in)

b) En operaciones en superficies planas:

=

E= espesor inicial de la pieza (mm, in)

= espesor final de la pieza (mm, in)

Es la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la

herramienta. Se mide en milmetros o pulgadas, en sentido perpendicular. Es la a

profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la

herramienta.


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P RMETROS DE CORTE

Tasa de remocin de material(volumen de

material removido por unidad de tiempo)

Para la mayora de operaciones con herramientas monofilo seutiliza la frmula:

= tasa de remocin de material. (mm3/s ), (in3/min)

= velocidad de corte. (m/s), (ft/min)= avance. (mm/rev), (in/rev) = f velocidad de avance (mm/min; ft/min) = profundidad de corte, mm (in)D = dimetro de la pieza (mm, ft)

. .MR c vR V a d


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Tiempo de mecanizado

=

()

= tiempo de mecanizado de la pieza (min, seg)

= longitud de la pieza de trabajo (mm, )

= . (

;

)

= avance (mm, ft)/rev o carrera

= velocidad del husillo (rpm)

P RMETROS DE CORTE


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En un proceso de torneado


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MODELO CORTE ORTOGONAL

Para poder explicar el proceso de la formacin de la virutaen el maquinado de metales, se hace uso del modelo deCORTE ORTOGONAL.

Aunque el proceso de maquinado es tridimensional, este

modelo solo considera dos dimensiones para su anlisis.


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Cuando la herramienta se presiona contra la pieza detrabajo se forma por deformacin cortante la viruta a lolargo del plano de corte y se desprende de la pieza.

Este modelo asume que la herramienta de corte tieneforma de cua, y el borde cortante es perpendicular ala velocidad de corte.


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Corte ortogonal:

a) Como un proceso tridimensional, y

b) Tal como se reduce a dos dimensiones en una vista lateral.



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Relacin de viruta

Durante el corte, el borde cortante de la herramienta se coloca a

cierta distancia por debajo de la superficie original del trabajo. stacorresponde al espesor de la viruta antes de su formacin to(mm), (in)

Al formarse la viruta a lo largo del plano de corte, incrementa su

espesor a tc(mm), (in)

.La relacin de to a tc se llama relacin del grueso de la viruta (osimplemente relacin de viruta) .

Como el espesor de la viruta despus del corte siempre es mayor que el

espesor correspondiente antes del corte, la relacin de viruta siempre ser

menor a 1.0

=


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ngulo del plano de corte

=.

)

=

=

=

=

( )


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Deformacin cortante

= +

Donde: = deformacin cortante del plano de corte =

=


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Deformacin cortante

Deformacin cortante durante la formacin de viruta:a) Formacin de viruta representada como una serie de placas deslizndose unarespecto a la otra,b) Una placa aislada para ilustrar la definicin de la deformacin cortante basadaen este modelo de placa paralela yc) Tringulo de deformacin cortante usado para deducir la ecuacin de

deformacin cortante.


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Problema de corte ortogonal

En una operacin de mecanizado que se aproxima alcorte ortogonal, la herramienta de corte tiene unngulo de 10; el espesor de la viruta antes del corte

es 0.50 mm y despus del corte es de 1.125 mm.

Calcula el ngulo del plano de corte y la deformacincortante de la operacin.

Ejercicio 01


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Relacin de espesor de viruta: =

=

.

.=.

ngulo del plano de corte:

=

.

. =

.

. = .

Luego, ngulo de plano de corte: = 25.4

La deformacin cortante: = . + . = . + .

= .

Solucin


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FUERZAS EN EL CORTE

Al producirse el corte es necesario el desprendimiento

de viruta y como consecuencia de ste la rotura departe del material; este material opone una resistencia

a la rotura que es necesario vencer para poder realizar

el trabajo.Las principales fuerzas son:

Suma vectorial de F y N =

Fuerza Resultante R- Fuerza de Friccin (F)

- Fuerza Normal a la friccin (N)

Suma vectorial de Fc y Ft

= Fuerza Resultante R

- Fuerza de Corte (Fc)

- Fuerza de Empuje (Ft)

Suma vectorial de Fs y Fn= Fuerza Resultante R

- Fuerza Cortante (Fs

)

- Fuerza Normal a la cortante (Fn)


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FUERZAS EN EL CORTE

Las fu erzas que actan sob re la viruta, deben estar balanceadas;

es decir que R y R deben ser:

- De la m isma magn i tud,

- De la mism a direccin,

- De sent ido con trar io.


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FUERZAS EN EL CORTE

Coeficiente de friccin

=

=

= Coeficiente de friccin

= Fuerza de friccin (N), (lb) = Fuerza normal a la friccin (N), (lb) = ngulo de friccin (ngulo de la resultante entre F y N)


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=

= Esfuerzo cortante en el plano de corte. [Pa] {PSI} = Fuerza cortante. (paralela al plano de corte) [N] {lb}

= rea del plano de corte. [mm2] {in2}

S = resistencia cortante del material de trabajo bajo lascondiciones de corte. [Pa] {PSI}

Pa (Pascal) = N/m2 : Presin que ejerce un N sobre 1 m2

PSI = libra por pulgada2

Esfuerzo cortante

=

= ancho de la operacin de

corte ortogonal

=

FUERZAS EN EL CORTE


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FUERZAS EN EL CORTE

F = Fuerza de friccin. [N] {lb}

N = Fuerza normal a la friccin. [N] {lb}

Fc = Fuerza de corte. [N] {lb}

Ft = Fuerza de empuje. [N] {lb}

Fs = Fuerza cortante. [N] {lb}

Fn = Fuerza normal a la cortante. [N] {lb}

Durante el maquinado, en algunos casos, es posible medir dos fuerzas:

fuerza de corte , (paralela a la superficie de la pieza) y la fuerza de

empuje (perpendicular a la superficie de la pieza).

Con estas dos fuerzas se pueden calcular otras (F, N, Fs, Fn, )que no se

pueden medir directamente.

= +

=

=

= +

= ngulo de friccin

R = Resultante de

=

=

FUERZAS EN EL CORTE


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FUERZAS EN EL CORTE

Ecuacin de Merchant

=

(

)

= +

Ejercicio 02

ngulo de inclinacin =

ngulo de friccin


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F . sen ( - )

cos ( )= s

cF

F . sen ( - )

cos ( )= s

tF

Fs = Fuerza cortante (N), (lb)Fc = Fuerza de corte (N), (lb)

Ft = Fuerza de empuje o de avance (N), (lb) = ngulo de inclinacin = ngulo de friccin = ngulo del plano de corte

Fuerza de corte y fuerza de empuje


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FUERZAS EN EL CORTE

Ejercicio 03


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Para calcular la potencia necesaria para realizar

el torneado hay que multiplicar la fuerza que seejerce por la velocidad de corte. La fuerza de

corte viene dada por la resistencia del material y

la seccin de corte:

FUERZA DE CORTE

FC = A.K

A = Seccin de viruta (mm2)K = Presin de corte (N/mm), (fuerza especfica de corte,

relacionada con la resistencia del material),

av (mm): avance, la distancia que se desplaza la cuchilla en

cada vuelta

d (mm): profundidad de pasada, lo que se introduce lacuchilla.

A = av . d

POTENCIA DE CORTE


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POTENCIA DE CORTE

= .

= Potencia de corte. [W o Nm/s] {ft-lb/min}

= Fuerza de corte [N] {lb}= velocidad de corte. [m/s] {ft/min}

Potencia de corte en caballos de fuerza:

Potencia. Es la cantidad de trabajo por unidad de tiempo.Una operacin de mecanizado requiere potencia.

=

.

= Potencia en caballos de fuerza. {hp} = Fuerza de corte {lb}

= velocidad de corte. {ft/min}

POTENCIA DE CORTE


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La potencia bruta (Pg) requerida para operar la MH es msgrande que la potencia usada en el proceso de corte, debido alas prdidas del motor y la transmisin de la mquina. Estasprdidas se pueden contabilizar teniendo en cuenta la eficiencia

mecnica (E) de la MH:

POTENCIA DE CORTE

Potencia bruta

=

o =

= potencia bruta del motor de la mquina herramienta en Watts.

HPg = potencia bruta del motor de la mquina herramienta en HP.

E = Eficiencia Mecnica de la Mquina Herramienta.

P i i i


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Muchas veces es til convertir la potencia en p o t e n c i a p o r u n i d ad d e v o lu m en (Pu), denominndose entonces

potencia unitaria:

Potencia unitaria

En unaherramienta gastada, la potencia requerida para el

corte es mayor, traducindose en valores mayores depotencia unitaria o energa requeridapara el proceso.

=

=

= Potencia unitaria. [W] = Caballos de fuerza unitario. {hp} = tasa del remocin de material. [mm

3/s], {in3/min}


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Energa especficaA la potencia unitaria tambin se le conoce como energaespecfica, esta se puede calcular segn la ecuacin:

= =

=

.

. . =

.

= Energa especfica. [N-m/mm3 o J/mm3] {in-lb/in3}

(N-m = Newton metro = 0.7375621 libra-pie)

= Velocidad de corte. [m/s] {ft/min}

= Fuerza de corte. [N] {lb}

= Espesor de viruta antes del corte. [mm] {in}

= Ancho del corte [mm] {in}

Ejercicio 04


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Ejercicio 05

Determinar la potencia unitaria y la energa requerida para

desempear el proceso de maquinado, si la velocidad de corte esde 200 m/min. Los datos de la pieza a maquinar son lossiguientes: t0 = 0.020 mm , w =0.125 mm y Fc= 350 N.


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Solucin:

La potencia de la operacin:

P = Fc Vc= 350 N 200 m/min = 70000 Nm/min

Por tanto, la potencia unitaria o energa requerida para laoperacin sera:

Energa requerida = Pu (U)

Pu = Fc/t0w = 350 N / (0.020 mm 0.125 mm)

= 140000 N/mm2

TEMPERATURA DE CORTE


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TEMPERATURA DE CORTELa elevacin de la temperatura en la interfaz herramienta-viruta durante el maquinado se puede calcular segn la

ecuacin de Cook : =

.

.

= Incremento de la temperatura media en la interfaz herramienta-viruta

C (F), = Energa especfica en la operacin (N-m/mm3 o J/mm3 {in-lb/in 3}

= Calor especfico volumtrico del material de trabajo (J/mm3 - C)

{in-lb/in3 - F}

= Velocidad de corte, {m/s} (in/s),

= Espesor de la viruta antes del corte,

= Difusividad trmica del material de trabajo, {m2/s} (in2/s).

Difusividad trmica: Rapidez con que se difunde el calor a travs de un material

Ejercicio 05


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TEMPERATURA DE CORTE

Para calcular la temperatura en la interfaz herramienta-viruta, en forma experimental Trigger propuso la ecuacin:

= temperatura medida en la interfaz herramienta-viruta.= velocidad de corte. y = constantes que dependen de las condiciones decorte (diferentes a ) y del material de trabajo.

= .

Una temperatura excesiva afecta negativamente la

resistencia, dureza y desgaste de la herramienta de corte.


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Referencias bibliogrficas Groover, M. (2007). Fundamentos de manufactura moderna:

materiales, procesos y sistemas (3a. ed.). Espaa: McGraw-Hill.

Escalona, I. (2009). Mquinas: herramientas por arranque de viruta.Argentina: El Cid Editor | apuntes.

Cabrero, J. (2012). Proceso de mecanizacin por arranque de viruta:

mecanizado por arranque de viruta. Argentina: IC Editorial.

Montes de Oca y Prez Lpez (2002). Manual de Prcticas para laasignatura MANUFACTURA INDUSTRIAL II, Ingeniera Industrial.Editorial: UPIICSA IPN.

Instituto Politcnico nacional. (2006). Seleccin y usos de los fluidos decorte para operaciones de maquinado. Mxico.

http://es.slideshare.net/diego_avm/procesos-por-remocin
http://es.slideshare.net/diego_avm/procesos-por-remocinhttp://es.slideshare.net/diego_avm/procesos-por-remocinhttp://es.slideshare.net/diego_avm/procesos-por-remocinhttp://es.slideshare.net/diego_avm/procesos-por-remocin

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